Question

(14分)某化學活動小組設計如下圖所示(部分夾持裝置已略去)實驗裝置，以探究潮濕的Cl₂與Na₂CO₃反應得到的固體物質。

（1）裝置A中發生反應的離子方程式為__________________________________________。
（2）裝置B中試劑Y應為__________________________________。
（3）該實驗裝置中明顯存在不足之處，改進的措施為_____________________________。
（4）已知在裝置C中通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體(含氯氧化物)。C中含氯元素的鹽只有一種，且含有NaHCO₃。現對C中的成分進行猜想和探究。
①提出合理假設。
假設一：存在兩種成分，為NaHCO₃和____________；
假設二：存在三種成分，為NaHCO₃和_____________、______________。
②設計方案并實驗。請在表格中寫出實驗步驟以及預期現象和結論。
限選試劑和儀器：蒸餾水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、試管、小燒杯．

結論：由步驟3的結論結合步驟2中的a，則假設一成立；由步驟3的結論結合步驟2中的b，則假設二成立。
（5）已知C中有0.1 mol Cl₂參加反應。若假設一成立，可推知C中反應生成的含氯氧化物為_________(寫化學式)。

Answer 1

（1）MnO₂＋4H^＋＋2Cl^－Mn^2＋＋Cl₂↑＋2H₂O （2分）
（2）飽和食鹽水（或飽和氯化鈉溶液）（1分）
（3）在裝置D后連接一尾氣處理裝置（或連接一盛有NaOH溶液的洗氣瓶）（2分）
（4）假設一：存在NaHCO₃和NaCl （1分）
假設二：存在NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃（2分，各1分）

步驟2： 向A試管中滴加BaCl2溶液	a.若無明顯現象，證明固體中不含Na2CO3（1分） b.若溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3（1分）
步驟3：向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液。（1分）	若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl。（1分）

 
（5）Cl₂O（2分）

解析試題分析：（1）A裝置是制備氯氣的，所以X試劑是濃鹽酸，反應的離子方程式是MnO₂＋4H^＋＋2Cl^－Mn^2＋＋Cl₂↑＋2H₂O。
（2）由于濃鹽酸易揮發，所以生成的氯氣中含有氯化氫，而氯化氫能和碳酸鈉反應，所以需要除去氯氣中的氯化氫，因此Y是飽和食鹽水。
（3）氯氣有毒，需要尾氣處理，因此改進的措施是在裝置D后連接一尾氣處理裝置（或連接一盛有NaOH溶液的洗氣瓶）。
（4）由潮濕的氯氣與Na₂CO₃發生的反應，結合已知信息來提出自己的假設。因產物中只有一種常溫下為黃紅色的含氯氧化物氣體，該含氯氧化物中氯元素的化合價應為正價，則產物中含氯元素的鹽只能為NaCl。假設存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；假設存在三種成分，應還有未完全反應的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃；步驟2中向A試管中滴加適量BaCl₂溶液，是檢驗產物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時要結合最后的結論，a應為證明固體中不含Na₂CO₃，b應為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒。步驟3應是檢驗氯離子，應向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl。
（5）若假設一成立，這說明氯氣的還原產物是氯化鈉，氯元素的化合價從0價降低到－1價，得到1個電子，因此根據電子得失守恒可知，氧化產物中氯元素的化合價應該是＋1價，所以其氧化產物是Cl₂O，即C中反應生成的含氯氧化物為Cl₂O。
考點：考查氯氣的制備原理；氯氣的凈化與尾氣處理；實驗方案的設計與評價以及氧化還原反應的計算與應用等