Question

某小组设计如图装置（部分夹持装置已略去），以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反得到固体物质的成分．
（1）A中制取Cl₂的离子方程式

 

．
（2）通入一定量潮湿的Cl₂反应后，经检测，D中只有Cl₂O一种气体，C中只含一种氯盐外，同时含有NaHCO₃等，某同学对C中所得固体残渣的成分进行探究．
①提出合理假设．
假设1：存在两种成分：NaHCO₃和

 

；
假设2：存在三种成分：NaHCO₃和

 

．
②设计方案，进行实验．写出实验步骤以及预期现象和结论．
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水 至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中．
步骤2：向A试管中滴加适量BaCl2溶液．
步骤3：

（3）已知C中有0.1mol Cl₂参加反应．若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

分析：（1）实验室制备氯气是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）在装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有Cl₂O一种气体，C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO₃．
假设存在两种成分，为NaHCO₃和NaCl；
假设存在三种成分，应还有未完全反应的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
步骤2中向A试管中滴加适量BaCl₂溶液，是检验产物中是否有Na₂CO₃，回答该小题时要结合最后的结论，a应为证明固体中不含Na₂CO₃，b应为证明固体中含Na₂CO₃，不能颠倒．
步骤3应是检验氯离子，应向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl；
（3）依据已知写出反应物和生成物，用化合价升降法配平化学方程式．

解答：解：（1）实验室制备氯气，结合装置分析可知是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气，反应的化学方程式为：4HCl（浓）+MnO₂

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：4HCl（浓）+MnO₂

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）在装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有Cl₂O一种气体，C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO₃．
假设存在两种成分，为NaHCO₃和NaCl；
假设存在三种成分，应还有未完全反应的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
步骤2中向A试管中滴加适量BaCl₂溶液，是检验产物中是否有Na₂CO₃，回答该小题时要结合最后的结论，a应为证明固体中不含Na₂CO₃，b应为证明固体中含Na₂CO₃，不能颠倒．
步骤3应是检验氯离子，应向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl；
假设一：存在NaHCO₃和NaCl；
假设二：存在NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃；

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中．	无明显现象
步骤2：向A试管中滴加BaCl2溶液	a．若无明显现象，证明固体中不含Na2CO3 b．若溶液变浑浊，证明固体中含Na2CO3
步骤3：向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液变浑浊，结合步骤2中无明显现象，则假设1成立，结合步骤2中溶液变浑浊，则假设2成立．

故答案为：NaCl；NaCl、Na₂CO₃；

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中．	无明显现象
步骤2：向A试管中滴加BaCl2溶液	a．若无明显现象，证明固体中不含Na2CO3 b．若溶液变浑浊，证明固体中含Na2CO3
步骤3：向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液变浑浊，结合步骤2中无明显现象，则假设1成立，结合步骤2中溶液变浑浊，则假设2成立．

（3）C中有0.1mol Cl₂参加反应．装置C中通入一定量的氯气后，D中只有Cl₂O一种气体，若假设一成立，反应为Cl₂+Na₂CO₃→NaHCO₃+NaCl+Cl₂O，用化合价升降法配平反应的化学方程式为：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O，故答案为：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O．

点评：本题考查了物质性质验证的实验设计，步骤分析判断，现象分析理解，掌握物质性质和实验设计方法是解题关键，题目难度中等．