Question

16．某探究小组为探究氯气的性质，并用装置F制取少量“漂白液”，设计了如下实验装置．请回答下列问题：
（1）装置A是用来制取氯气的，若烧瓶中盛放的是漂白粉，分液漏斗中是稀硫酸，则①A中反应的化学方程式为：Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂SO₄=2CaSO₄↓+2Cl₂↑+2H₂O．②装置A中g管的作用平衡压强，使稀硫酸能顺利地滴入烧瓶中．
（2）装置D中放有一块红色的纸条，一半用水润湿，一半干燥．实验过程中发现，湿润的部分很快褪色了，又过了一段时间，整块纸条全部褪色．某同学认为是因为装置D中下半部分氯气浓度大于上半部分，这种解释是否合理？不合理（填“合理”或“不合理”），若不合理，请说明真正的原因：实验进行中Cl₂与湿润红色纸条中的水反应生成HClO使湿润的红色纸条褪色，干燥部分没有HClO，所以纸条不褪色，放置一段时间，由于水分子运动会导致整个纸条湿润而褪色（若填“合理”则此空不答）．
（3）反应一段时间后用注射器从E中抽取少量溶液，检验出有Fe³⁺生成，请写出E中发生反应的离子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（4）已知HCO₃^-的酸性弱于次氯酸，写出少量的氯气与F中足量的碳酸钠溶液反应的总化学方程式：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃，反应一段时间后停止反应（此时F中还有碳酸钠剩余），得到355g含氯元素质量分数为10%的“漂白液”，则理论上该“漂白液”中有效成分的物质的量为0.5mol．

Answer 1

分析 装置A为制备氯气的发生装置，制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，通过装置D中放有一块红色的纸条，一半用水润湿，一半干燥，湿润的部分很快褪色了，又过了一段时间，整块纸条全部褪色，说明氯气无漂白性，是氯气和水反应生成的次氯酸具有漂白性，通过装置E中的氯化亚铁溶液，发生反应2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，最后通过碳酸钠溶液氯气和水反应生成的盐酸反应生成碳酸氢钠，次氯酸酸性强于碳酸氢根离子，反应生成碳酸氢钠，依次验证氯气的性质，
（1）①分析反应中元素化合价变化，依据氧化还原反应得失电子守恒、原子个数守恒书写方程式；
②导气管将分液漏斗与圆底烧瓶相连，使二者内部压强相等；
（2）根据氯气不能使红色物质褪色，HClO使有色的物质褪色及水分子的运动来分析；
（3）氯气具有强的氧化性能够氧化二价铁离子生成三价铁；
（4）将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中，氯气和水反应生成的盐酸反应生成碳酸氢钠，次氯酸酸性强于碳酸氢根离子，反应生成碳酸氢钠；
氯元素含量为10%的漂水溶液355g，则m（Cl）=35.5g，n（Cl）=1mol，再利用n（Cl）=n（NaCl）+n（NaClO）及Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O来分析．

解答 解：（1）①由题意知道：次氯酸钙中氯元素从+1价降为氯气中的0价，1mol次氯酸钙反应得到2mol电子，氯化氢中-1价的氯升高为氯气中0价，1mol氯化氢参加反应失去1mol电子，要使氧化剂与还原剂得失电子守恒，则次氯酸钙系数为1，氯化氢系数为2，依据原子个数守恒，反应方程式：Ca（ClO）₂ +4HCl=CaCl₂ +2Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂SO₄=2CaSO₄↓+2Cl₂↑+2H₂O；
②导气管将分液漏斗与圆底烧瓶相连，使二者内部压强相等，有利于稀硫酸顺利的滴入烧瓶中，故答案为：平衡压强，使稀硫酸能顺利地滴入烧瓶中；
（2）实验进行中氯气与湿润纸条中的水生成HClO，使纸条湿润部分褪色，干燥的部分无水，不能生成HClO所以不褪色，但过一段时间后由于水分子运动，整个纸条都变得湿润，所以就全部褪色了；
故答案为：不合理；实验进行中Cl₂与湿润红色纸条中的水反应生成HClO使湿润的红色纸条褪色，干燥部分没有HClO，所以纸条不褪色，放置一段时间，由于水分子运动会导致整个纸条湿润而褪色；
（3）氯气与二价铁离子反应生成三价铁离子与氯离子，离子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（4）将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中，氯气和水反应生成的盐酸反应生成碳酸氢钠，次氯酸酸性强于碳酸氢根离子，反应生成碳酸氢钠，化学方程式：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃；
氯元素含量为10%的漂水溶液355g，则m（Cl）=×10%=35.5g，n（Cl）=$\frac{35.5g}{35.5g/mol}$=1mol，
由Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O可知，
n（Cl）=n（NaCl）+n（NaClO），则n（NaClO）=$\frac{1mol}{2}$=0.5mol；
故答案为：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃；0.5．

点评 本题考查氯气的制取实验装置及氯气的性质，明确装置的作用及装置中发生的化学反应即可解答，难度中等．