Question

如下图所示，根据实验室制取氯气的原理和性质，回答下列问题:

（1）写出装置甲中发生反应的化学方程式：          。

装置甲中的仪器使用前需要检漏的有             （写名称）。

（2）利用装置丙制取饱和氯水并测其pH值。

①证明氯水已饱和的现象是             。

②测定饱和氯水的pH方法是          。

③若撤去装置乙，直接将装置甲和丙相连。这样做对实验测定结果的影响是        。

（3）饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。某同学运用这一方法，尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验：

i．在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20ml饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液的黄绿色褪去；

ii．过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强；

iii．为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：

第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；

第二份与稀盐酸混合，立刻产生大量气泡；

第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。

经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO₂气体。

试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因：         。（用有关的方程式结合文字回答）

②试根据所学知识推测，在ii的滤液中含有的溶质，除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为                   （写化学式）。

③写出步骤iii中第一份滤液发生反应的离子方程式：         。

Answer

（1）MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O；分液漏斗；

（2）①丙中液体呈黄绿色，丙上部空间呈黄绿色，有黄绿色气体进入丁中；

②用pH计直接测定（用pH试纸测定不给分）

③由于氯化氢未除尽会导致制得的氯水酸性增强，测得的pH偏小；

（3）①由于饱和氯水中存在平衡：Cl2+H2O=H++Cl−+HClO，加入CaCO3后，2HCl+ CaCO3 CaCl2+CO2↑+H2O，使平衡右移，HClO的浓度增大；

② CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO；③ Ca2++HCO3-+OH−=CaCO3↓+H2O。

【解析】

试题分析：（1）在A装置中MnO2与浓盐酸混合加热发生反应，制取氯气，反应的化学方程式是：MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O；装置甲中的仪器使用前需要检漏的有分液漏斗；

（2）①氯气的水溶液叫氯水，证明氯水已饱和的现象是丙中液体呈黄绿色，丙上部空间呈黄绿色，有黄绿色气体进入丁中；②由于饱和氯水中含氧化性的HClO，会将pH试纸氧化，因此不能使用pH试纸测定溶液的pH，测定饱和氯水的pH方法是用pH计直接测定；③浓盐酸具有挥发性，在制取的氯气中含有HCl，若撤去装置乙，直接将装置甲和丙相连。HCl溶解在水中使氯水的酸性增强，故导致测得的pH偏小；（3）①在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因是饱和氯水中存在平衡：Cl2+H2O H++Cl−+ HClO，加入CaCO3后，由于酸性HCl>H2CO3>HClO，所以会发生化学反应：2HCl+ CaCO3= CaCl2+ CO2↑+H2O，由于c(H+)减小，根据平衡移动原理，减小生成物的浓度，化学平衡正向移动，使HClO的浓度增大；②将ii的滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强含有的溶质，说明该滤液中除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO。③将滤液的第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀，说明产生了CaCO3沉淀，反应的离子方程式是Ca2++HCO3-+OH−=CaCO3↓+H2O。

【考点定位】考查气体的制取方法、HClO的pH的测定、离子方程式的书写、溶液成分的判断的知识。

【名师点睛】元素、化合物知识是中学化学的重要知识内容，Cl2是中学非常重要的一种气体，气体在制取前要检查装置的气密性，掌握有关气体的制取方法与反应物质的状态、反应条件的关系是选择仪器的关键；一般情况下可以将待测溶液滴在pH试纸上，半分钟后根据试纸颜色变化可确定溶液的pH,但由于氯水中含有具有强氧化性的HClO，会把试纸氧化，不能观察其pH，故要用pH计直接测量。在判断化学操作的应用水，要结合物质的性质、判断溶液的成分，并根据复分解反应的规律：强酸与弱酸的盐发生反应制取弱酸的性质，及化学平衡移动原理进行分析。掌握各种化学反应规律及元素化合物的知识是本题解答的关键。