Question

某化學活動小組設計如圖所示（部分夾持裝置已略去）實驗裝置，以探究潮濕的Cl₂與干燥Na₂CO₃固體反應得到的固體物質的成分．
已知：通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，其為含氯氧化物．可以確定的是C中固體含有NaHCO₃，且含氯的鹽只有一種．現對C的成分進行猜想和探究．

（1）提出合理猜想：
若已知C中有0.1molCl₂恰好和10.6克Na₂CO₃固體完全反應．則C中有Cl₂參與反應的化學方程式可能

2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O

（2）①提出合理假設．
假設1：存在兩種成分：NaHCO₃和

NaCl

；
假設2：存在三種成分：NaHCO₃和

NaCl

、

、Na₂CO₃

．
②設計合理方案對C固體中的未知成分進行探究．請寫出實驗步驟以及預期現象和結論（可不填滿）．
限選實驗試劑和儀器：蒸餾水、稀HNO₃、Ba（OH）₂溶液、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、試管、小燒杯．

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量C中固體樣品于試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩至固體完全溶解，然后將所得溶液分裝A、B兩支試管中．
步驟2：
步驟3：

Answer 1

分析：（1）依據氧化還原反應電子守恒計算判斷氯元素化合價寫出化合物化學式，依據反應物和生成物配平書寫化學方程式；
（2）在裝置C中通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體（含氯氧化物）．C中含氯元素的鹽只有一種，且含有NaHCO₃．
假設存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；
假設存在三種成分，應還有未完全反應的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
步驟2中向A試管中滴加適量BaCl₂溶液，是檢驗產物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時要結合最后的結論，a應為證明固體中不含Na₂CO₃，b應為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒，步驟3應是檢驗氯離子，應向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl；

解答：解：（1）C中有0.1mol Cl₂參加反應．裝置C中通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，若假設一成立，反應為Cl₂+Na₂CO₃→NaHCO₃+NaCl+X，依據氧化還原反應電子守恒計算判斷氯元素化合價為+1價：可推知C中反應生成的含氯氧化物為Cl₂O；反應的化學方程式為：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O．
故答案為：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O；
（2）在裝置C中通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體（含氯氧化物）．C中含氯元素的鹽只有一種，且含有NaHCO₃．
假設存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；
假設存在三種成分，應還有未完全反應的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
步驟2中向A試管中滴加適量BaCl₂溶液，是檢驗產物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時要結合最后的結論，a應為證明固體中不含Na₂CO₃，b應為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒，步驟3應是檢驗氯離子，應向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl；
假設一：存在NaHCO₃和NaCl；
假設二：存在NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃；

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．	無明顯現象
步驟2：向A試管中滴加BaCl2溶液	a．若無明顯現象，證明固體中不含Na2CO3 b．若溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3
步驟3：向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl

故答案為：NaCl；NaCl、Na₂CO₃；

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．	無明顯現象
步驟2：向A試管中滴加BaCl2溶液	a．若無明顯現象，證明固體中不含Na2CO3 b．若溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3
步驟3：向B試管中滴加過量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl

點評：本題考查了物質性質驗證的實驗設計，步驟分析判斷，現象分析理解，掌握物質性質和實驗設計方法是解題關鍵，題目難度中等．