Question

14．某兴趣小组利用文献资料设计方案对氯及其化合物进行探究．
Ⅰ．用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气
（1）该小组利用右图装置及试剂制备并收集适量Cl₂，装置B、C的作用分别是收集氯气、防止D中的溶液进入B．
（2）制得的氯气中加入适量水，得到饱和氯水，
饱和氯水中含氯元素的微粒有Cl^-、Cl₂、ClO^-、HClO（写出全部微粒）．
（3）饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HC1O溶液的方法之一．在过量的石灰石中加入饱和氯水充分反应，有少量气泡产生，溶液浅黄绿色褪去，过滤，得到的滤液其漂白性比饱和氯水更强．
①滤液漂白性增强的原因是氯水中存在平衡：Cl₂+H₂O?HClO+HCl，CaCO₃与盐酸反应使平衡正移，增大HClO的浓度，漂白效果增强（用化学平衡移动原理解释）．
②饱和氯水与石灰石反应生成HC1O的方程式是CaCO₃+2Cl₂+H₂O═2HC1O+CO₂+CaCl₂．
Ⅱ．ClO₃^-、Cl^-和H⁺反应的探究
（4）KClO₃、KCl与硫酸可以反应．该小组设计了系列实验研究反应条件对反应的影响，实验记录如下（实验在室温下进行）：

烧杯编号	1	2	3	4
氯酸钾饱和溶液	1mL	1mL	1mL	1mL
氯化钾固体	1g	1g	1g	1g
水	8mL	6mL	3mL	0mL
硫酸（6mol/L）	0mL	2mL	（5）mL	8mL
现象	无现象	溶液呈浅黄色	溶液呈黄绿色，生成浅黄绿色气体	溶液呈黄绿色， 生成黄绿色气体

①该系列实验的目的其他条件相同时，氢离子浓度不同对化学反应速率的影响．
②烧杯3取用硫酸的体积应为5 mL．
（5）该小组同学查资料得知：将氯酸钾固体和浓盐酸混合也能生成氯气，同时有大量ClO₂生成；ClO₂沸点为10℃，熔点为-59℃，液体为红色；Cl₂沸点为-34℃，液态为黄绿色．设计最简单的实验验证Cl₂中含有ClO₂收集一试管气体，盖上胶塞，放入冰水混合物中，观察液体（或气体）颜色变化．

Answer 1

分析 Ⅰ（1）用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气，氯气的密度比空气大，收集时采用长进短出的方式，C是安全装置；
（2）新制的饱和氯水中存在H₂O，Cl₂，HClO分子，存在H⁺，OH^-，Cl^-，ClO^-离子；
（3）①氯水中存在平衡：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，加入石灰石后，HCl与CaCO₃反应浓度减小，使平衡向右移动，HClO浓度增大，漂白效果好；
②氯水中含盐酸、次氯酸，加入石灰石后，HCl与CaCO₃反应，据此解答；
Ⅱ（4）①从表中数据看出其他条件相同时，溶液的总体积相同，只有硫酸的浓度不同，得出本实验的目的；
②根据每组实验的总体积应相同计算出烧杯3取用硫酸的体积；
（5）根据物质沸点不同设计实验．

解答 解：Ⅰ（1）用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气，氯气的密度比空气大，收集时采用B装置长进短出的方式，C是安全装置，防止D中的溶液进入B，
故答案为：收集氯气；防止D中的溶液进入B；
（2）新制的饱和氯水中存在H₂O，Cl₂，HClO分子，存在H⁺，OH^-，Cl^-，ClO^-离子，含氯元素的微粒有：Cl^-、Cl₂、ClO^-、HClO，
故答案为：Cl^-、Cl₂、ClO^-、HClO；
（3）①氯水中存在平衡：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，加入石灰石后，HCl与CaCO₃反应浓度减小，使平衡向右移动，HClO浓度增大，漂白效果好，
故答案为：氯水中存在平衡：Cl₂+H₂O?HClO+HCl，CaCO₃与盐酸反应使平衡正移，增大HClO的浓度，漂白效果增强；
②氯水中含盐酸、次氯酸，加入石灰石后，HCl与CaCO₃反应生成氯化钙、二氧化碳和水，总反应方程式为：CaCO₃+2Cl₂+H₂O═2 HC1O+CO₂+CaCl₂，
故答案为：CaCO₃+2Cl₂+H₂O═2HC1O+CO₂+CaCl₂；
Ⅱ（4）①从表中数据看出其他条件相同时，溶液的总体积相同，只有氢离子的浓度不同，得出本实验的目的为：其他条件相同时，氢离子浓度不同对化学反应速率的影响，
故答案为：其他条件相同时，氢离子浓度不同对化学反应速率的影响；
②根据每组实验的总体积应相同计算出烧杯3取用硫酸的体积，实验1的总体积为1mL+8mL+0mL=9mL，所以烧杯3中硫酸的体积为：9mL-1mL-3mL=5mL，
故答案为：5；
（5）根据ClO₂沸点为10℃，熔点为-59℃，液体为红色，Cl₂沸点为-34℃，液态为黄绿色，为验证Cl₂中含有ClO₂，收集一试管气体，盖上胶塞，放入冰水混合物中，观察液体（或气体）颜色变化，若出现红色，则说明Cl₂中含有ClO₂，
故答案为：收集一试管气体，盖上胶塞，放入冰水混合物中，观察液体（或气体）颜色变化．

点评 本题考查了实验室制氯气的方法，氯水的成分，化学平衡移动原理的应用，浓度对化学反应速率影响的探究，重点是实验能力的考查，难度适中，注意阐述的准确性．