Question

组同学发现84消毒液与洁厕剂(主要成分为盐酸)室温下混和有Cl₂生成，于是尝试在实验室利用该反应原理制取Cl₂。
（1）若用次氯酸钙、浓盐酸为原料，利用下图装置制取Cl₂。装置中仪器a的名称为       。甲同学想证明Cl₂溶于水有酸性物质生成，将发生装置产生的气体直接通入适量水中，并加入NaHCO₃粉末，有无色气泡产生。乙同学认为不合理，理由是            。又知：室温下H₂CO₃的电离常数K₁=4．2×10^-7，K₂=5．6×10^-11，则pH为8．0的NaHCO₃溶液中[CO₃^2-]：[HCO₃^-]=       。

（2）经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。设计如下装置制备无水FeCl₃。

①下列操作步骤的正确排序为        (填字母)。

A．体系冷却后，停止通入Cl2

B．通入干燥的Cl2赶尽装置中的空气

C．在铁屑下方加热至反应完成

D．用干燥的H2赶尽Cl2

E．检验装置的气密性
②该实验装置存在的明显缺陷是                 。
（3）世界环保联盟要求ClO₂逐渐取代Cl₂作为自来水消毒剂。
已知：NaCl+3H₂ONaClO₃+3H₂，
2NaClO₃+4HCl=2C1O₂+Cl₂+2NaCl+2H₂O。
有关物质性质：

物质	熔点／℃	沸点／℃
C1O2	-59	11
Cl2	-107	-34.6

 
ClO₂的生产流程示意图：

该工艺中，需要补充的物质X为   (填化学式)，能参与循环的物质是      (填化学式)。从ClO₂发生器中分离出ClO₂可采用的方法是            。

Answer 1

（1）分液漏斗（2分）
制取的氯气中含有HCl气体，HCl溶于水后能与NaHCO₃反应产生气泡（2分）5.6×10^-3（3分）
（2）①ebcad（3分）
②缺少尾气吸收装置（2分）
（3）Cl₂（2分）Cl₂、NaCl（2分）
将生成的气体冷水浴降温使ClO₂液化分离出来（2分）

试题分析：（1）根据实验装置图可知仪器a为分液漏斗；因为浓盐酸具有挥发性，制取的Cl₂中含有HCl，HCl溶于水后能与NaHCO₃反应产生CO₂气体；HCO₃?电离产生CO₃²?：HCO₃?CO₃²?+H⁺，K₂=[CO₃²?][H⁺]/[HCO₃?]=5．6×10^-11， 可得[CO₃^2-]：[HCO₃^-]= K₂/[H⁺]=5．6×10^-11/10^-8=5.6×10^-3
（2）①首先检验装置的气密性，为防止空气影响实验，通入干燥的Cl₂赶尽装置中的空气，然后加热铁屑进行Fe与Cl₂的反应，反应完成后，等到体系冷却后，停止通入Cl₂，最后用干燥的H₂赶尽Cl₂，所以正确顺序为：ebcad
②尾气中含有Cl₂，有毒污染环境，需要进行尾气处理，所以该实验装置存在的明显缺陷是缺少尾气吸收装置。
（3）根据题目所给信息，电解NaCl溶液和NaClO₃与HCl反应的化学方程式，可知Cl₂产量少，所以需要补充的物质X为为Cl₂；NaClO₃与HCl反应能生成Cl₂和NaCl，所以能参与循环的物质是Cl₂、NaCl；因为ClO₂的沸点为11℃，所以将生成的气体冷水浴降温，可使使ClO₂液化变为液体，分离出来。