Question

7．某探究小組為探究氯氣的性質，并用裝置F制取少量“漂白液”，設計了如下實驗裝置．請回答下列問題：
（1）裝置A是用來制取氯氣的，若燒瓶中盛放的是漂白粉，分液漏斗中是稀硫酸，則①A中反應的化學方程式為：Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂SO₄=2CaSO₄↓+2Cl₂↑+2H₂O．②裝置A中g管的作用平衡壓強，使稀硫酸能順利地滴入燒瓶中．
（2）裝置D中放有一塊紅色的紙條，一半用水潤濕，一半干燥．實驗過程中發現，濕潤的部分很快褪色了，又過了一段時間，整塊紙條全部褪色．某同學認為是因為裝置D中下半部分氯氣濃度大于上半部分，這種解釋是否合理？不合理（填“合理”或“不合理”），若不合理，請說明真正的原因：實驗進行中氯氣與濕潤紙條中的水生成HClO，使紙條濕潤部分褪色，干燥的部分無水，不能生成HClO所以不褪色，但過一段時間后由于水分子運動，整個紙條都變得濕潤，所以就全部褪色了（若填“合理”則此空不答）．
（3）反應一段時間后用注射器從E中抽取少量溶液，檢驗出有Fe³⁺生成，請寫出E中發生反應的離子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（4）已知HCO₃^-的酸性弱于次氯酸，寫出少量的氯氣與F中足量的碳酸鈉溶液反應的總化學方程式：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃，反應一段時間后停止反應（此時F中還有碳酸鈉剩余），得到355g含氯元素質量分數為10%的“漂白液”，則理論上該“漂白液”中有效成分的物質的量為0.5mol．

Answer 1

分析 裝置A為制備氯氣的發生裝置，制備的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣，通過裝置D中放有一塊紅色的紙條，一半用水潤濕，一半干燥，濕潤的部分很快褪色了，又過了一段時間，整塊紙條全部褪色，說明氯氣無漂白性，是氯氣和水反應生成的次氯酸具有漂白性，通過裝置E中的氯化亞鐵溶液，發生反應2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，最后通過碳酸鈉溶液氯氣和水反應生成的鹽酸反應生成碳酸氫鈉，次氯酸酸性強于碳酸氫根離子，反應生成碳酸氫鈉，依次驗證氯氣的性質，
（1）①分析反應中元素化合價變化，依據氧化還原反應得失電子守恒、原子個數守恒書寫方程式；
②導氣管將分液漏斗與圓底燒瓶相連，使二者內部壓強相等；
（2）根據氯氣不能使紅色物質褪色，HClO使有色的物質褪色及水分子的運動來分析；
（3）氯氣具有強的氧化性能夠氧化二價鐵離子生成三價鐵；
（4）將少量的氯氣通入到過量的碳酸鈉溶液中，氯氣和水反應生成的鹽酸反應生成碳酸氫鈉，次氯酸酸性強于碳酸氫根離子，反應生成碳酸氫鈉；
氯元素含量為10%的漂水溶液355g，則m（Cl）=35.5g，n（Cl）=1mol，再利用n（Cl）=n（NaCl）+n（NaClO）及Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O來分析．

解答 解：（1）①由題意知道：次氯酸鈣中氯元素從+1價降為氯氣中的0價，1mol次氯酸鈣反應得到2mol電子，氯化氫中-1價的氯升高為氯氣中0價，1mol氯化氫參加反應失去1mol電子，要使氧化劑與還原劑得失電子守恒，則次氯酸鈣系數為1，氯化氫系數為2，依據原子個數守恒，反應方程式：Ca（ClO）₂ +4HCl=CaCl₂ +2Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂SO₄=2CaSO₄↓+2Cl₂↑+2H₂O；
②導氣管將分液漏斗與圓底燒瓶相連，使二者內部壓強相等，有利于稀硫酸順利的滴入燒瓶中，故答案為：平衡壓強，使稀硫酸能順利地滴入燒瓶中；
（2）實驗進行中氯氣與濕潤紙條中的水生成HClO，使紙條濕潤部分褪色，干燥的部分無水，不能生成HClO所以不褪色，但過一段時間后由于水分子運動，整個紙條都變得濕潤，所以就全部褪色了；
故答案為：不合理；實驗進行中Cl₂與濕潤紅色紙條中的水反應生成HClO使濕潤的紅色紙條褪色，干燥部分沒有HClO，所以紙條不褪色，放置一段時間，由于水分子運動會導致整個紙條濕潤而褪色；
（3）氯氣與二價鐵離子反應生成三價鐵離子與氯離子，離子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（4）將少量的氯氣通入到過量的碳酸鈉溶液中，氯氣和水反應生成的鹽酸反應生成碳酸氫鈉，次氯酸酸性強于碳酸氫根離子，反應生成碳酸氫鈉，化學方程式：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃；
氯元素含量為10%的漂水溶液355g，則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），則n（NaClO）=$\frac{1mol}{2}$=0.5mol；
故答案為：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃；0.5．

點評 本題考查氯氣的制取實驗裝置及氯氣的性質，明確裝置的作用及裝置中發生的化學反應即可解答，難度中等．