Question

某化學(xué)活動(dòng)小組設(shè)計(jì)如圖所示（部分夾持裝置已略去）實(shí)驗(yàn)裝置，以探究潮濕的Cl₂與Na₂CO₃反應(yīng)得到的固體物質(zhì)．

（1）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

（2）該實(shí)驗(yàn)裝置明顯存在不足之處，改進(jìn)的措施為

 

（3）已知在裝置C中通入一定量的氯氣后，觀察到測(cè)得D中有黃紅色的氣體（提示：是一種氯的氧化物）．已知C中所得固體含有NaHCO₃．現(xiàn)對(duì)C中的成分進(jìn)行猜想和探究．
①提出合理假設(shè)．
假設(shè)一：存在兩種成分，為NaHCO₃、NaCl
假設(shè)二：存在三種成分，為NaHCO₃、Na₂CO₃、NaCl
②設(shè)計(jì)方案并實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)?jiān)诒砀裰袑?xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．	固體物質(zhì)全部完全溶解
步驟2：向A試管中滴加適量BaCl2溶液．	a．如果   b．如果
步驟3：	有白色沉淀生成，C的成分有NaCl

結(jié)論：由步驟3的結(jié)論結(jié)合步驟2中的a，則假設(shè)一成立；由步驟3的結(jié)論結(jié)合步驟2中的b，則假設(shè)二成立．
若C中有0.1molCl₂恰好與10.6gNa₂CO₃反應(yīng)，且假設(shè)一成立，由此可推知C中反應(yīng)生成的氯的氧化物為

 

（寫(xiě)化學(xué)式），寫(xiě)出C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：由潮濕的氯氣與Na₂CO₃發(fā)生的反應(yīng)，結(jié)合已知信息來(lái)提出自己的假設(shè)．因產(chǎn)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(jià)應(yīng)為正價(jià)，則產(chǎn)物中含氯元素的鹽只能為NaCl．假設(shè)存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；假設(shè)存在三種成分，應(yīng)還有未完全反應(yīng)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(yàn)產(chǎn)物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時(shí)要結(jié)合最后的結(jié)論，a應(yīng)為證明固體中不含Na₂CO₃，b應(yīng)為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒．步驟3應(yīng)是檢驗(yàn)氯離子，應(yīng)向B試管中滴加過(guò)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，
（1）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣，是利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成；
（2）氯氣為有毒氣體，需要吸收；
（3）分別假設(shè)分析計(jì)算，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算判斷氯元素化合價(jià)寫(xiě)出化合物化學(xué)式．

解答： 解：由潮濕的氯氣與Na₂CO₃發(fā)生的反應(yīng)，結(jié)合已知信息來(lái)提出自己的假設(shè)．因產(chǎn)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(jià)應(yīng)為正價(jià)，則產(chǎn)物中含氯元素的鹽只能為NaCl．假設(shè)存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；假設(shè)存在三種成分，應(yīng)還有未完全反應(yīng)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(yàn)產(chǎn)物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時(shí)要結(jié)合最后的結(jié)論，a應(yīng)為證明固體中不含Na₂CO₃，b應(yīng)為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒．步驟3應(yīng)是檢驗(yàn)氯離子，應(yīng)向B試管中滴加過(guò)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；
（1）裝置A中是制取氯氣的反應(yīng)，利用反應(yīng)原理是二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）氯氣是有毒氣體，不能排放到空氣中，需要進(jìn)行尾氣吸收，連接一盛有NaOH溶液的洗氣瓶；
故答案為：在裝置D后連接一尾氣處理裝置；
（3）在裝置C中通入一定量的氯氣后，測(cè)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．假設(shè)存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；假設(shè)存在三種成分，應(yīng)還有未完全反應(yīng)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(yàn)產(chǎn)物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時(shí)要結(jié)合最后的結(jié)論，a應(yīng)為證明固體中不含Na₂CO₃，b應(yīng)為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒．步驟3應(yīng)是檢驗(yàn)氯離子，應(yīng)向B試管中滴加過(guò)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；
假設(shè)一：存在NaHCO₃和NaCl；
假設(shè)二：存在NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃；

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．	固體物質(zhì)全部完全溶解
步驟2：向A試管中滴加適量BaCl2溶液．	a．如果 無(wú)明顯現(xiàn)象，證明固體中不含Na2CO3 b．如果 溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3
步驟3：向B試管中滴加過(guò)量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	有白色沉淀生成，C的成分有NaCl

故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．	固體物質(zhì)全部完全溶解
步驟2：向A試管中滴加適量BaCl2溶液．	a．如果 無(wú)明顯現(xiàn)象，證明固體中不含Na2CO3 b．如果 溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3
步驟3：向B試管中滴加過(guò)量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	有白色沉淀生成，C的成分有NaCl

（4）C中有0.1mol Cl₂參加反應(yīng)．裝置C中通入一定量的氯氣后，測(cè)得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，若假設(shè)一成立，反應(yīng)為Cl₂+Na₂CO₃→NaHCO₃+NaCl+X，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算判斷氯元素化合價(jià)為+1價(jià)：可推知C中反應(yīng)生成的含氯氧化物為Cl₂O；反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃=2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O；
故答案為：Cl₂O；2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃=2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，步驟分析判斷，現(xiàn)象分析理解，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．