Question

3．飽和氯水與石灰石的反應是制取較濃的HClO溶液的方法之一．某同學運用這一方法，嘗試制取HClO溶液并進行了如下定性實驗：
①在試管中加入過量的塊狀碳酸鈣，再加入約20mL飽和氯水，充分反應，至有少量氣泡產生，溶液的黃綠色褪去；
②過濾，將濾液滴在有色布條上，發現其漂白性更強；
③為了確定反應產物，將濾液分為三份，分別進行以下實驗：
第一份與石灰水混合，立即產生大量白色沉淀； 第二份與稀鹽酸混合，立刻產生大量氣泡；第三份加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產生．
經檢測，上述實驗中產生的無色氣體均為CO₂氣體．
（1）試解釋可以在飽和氯水中加入石灰石制備HClO的原因：在飽和氯水中存在：Cl₂+H₂O?HClO+HCl，加入過量的CaCO₃與溶液中的HCl發生反應，使鹽酸的濃度減小，平衡向正反應方向移動，HClO的濃度增大
（2）寫出步驟③中第一份及第二份濾液發生反應的離子方程式：
第一份Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O．
第二份Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O
（3）試根據所學知識推測，在②的濾液中含有的溶質，除了溶解的極少量氯氣外，還含有的其他溶質為（寫化學式）HClO、Ca（HCO₃）₂、CaCl₂．

Answer 1

分析 （1）從Cl₂+H₂OHCl+HClO 平衡移動的角度分析；
（2）碳酸鈣是過量的，碳酸鈣和二氧化碳和水反應生成了可溶于水的碳酸氫鈣，以此書寫反應的有關離子方程式；
（3）根據有關反應判斷可能的產物．

解答 解：（1）在飽和氯水中存在如下平衡：Cl₂+H₂O?HClO+HCl，鹽酸的酸性比碳酸強，而HClO的酸性比碳酸弱，加入過量的CaCO₃與溶液中的HCl發生反應，使鹽酸的濃度減小，平衡向正反應方向移動，最終生成HClO；
故答案為：在飽和氯水中存在：Cl₂+H₂O?HClO+HCl，加入過量的CaCO₃與溶液中的HCl發生反應，使鹽酸的濃度減小，平衡向正反應方向移動，HClO的濃度增大；
（2）因為碳酸鈣是過量的，碳酸鈣和二氧化碳和水反應生成了可溶于水的碳酸氫鈣，與石灰水混合，立即產生大量白色沉淀，反應的離子方程式為Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O，加熱時碳酸氫鈣分解生成CaCO₃和CO₂，反應的離子方程式為Ca²⁺+2HCO₃^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O；Ca²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（3）氯氣與水反應Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成HClO，因為碳酸鈣是過量的，并且反應中有二氧化碳生成，
因此碳酸鈣和二氧化碳和水反應生成了可溶于水的碳酸氫鈣CaCO₃+H₂O+CO₂=Ca（HCO₃）₂，
因此第二份與稀鹽酸混合Ca（HCO₃）₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O+2CO₂↑，
所以②的濾液中含有的溶質除了極少量的氯氣外，還有HClO、Ca（HCO₃）₂、CaCl₂，
故答案為：HClO、Ca（HCO₃）₂、CaCl₂．

點評 本題考查律氯氣的性質以及氯水的性質，題目難度中等，本題注意過量碳酸鈣與氯水反應的原理，此為解答該題的關鍵，本題易錯點為（3）過量的CaCO₃與飽和氯水反應生成Ca（HCO₃）₂．