Question

為了研究氯水能否和碳酸鈣發生化學反應，某學生設計如下實驗：
實驗一：在不加熱的情況下用右圖裝置制取氯氣，已知A是HCl，B為固體，則B可能是

高錳酸鉀

（寫物質名稱，任寫一種即可），該反應的化學方程式為：

2KMnO₄+8HCl=2MnCl₂+2KCl+Cl₂↑+4H₂O

實驗二：用圖除去氯氣中的雜質，洗氣裝置內的洗滌液一般用

飽和食鹽水、濃硫酸

溶液．某同學用圖裝置為了獲得較大濃度的氯水，他將進氣導管末端連一多孔的球泡，在裝置右邊氣體出口導管處連一干癟的橡皮氣囊，請說明理由：

增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行，氯氣有毒污染空氣，防止氯氣排放，橡皮氣囊起到儲存氣體，平衡壓強

．
實驗三：將制得的氯水轉移到錐形瓶中，再加入大理石，并充分振蕩，觀察到氯水的黃綠色褪去，同時產生少量氣體．分別取錐形瓶中上層清液4份，進行如下實驗，請用化學式填空：
（1）該清液滴在有色布條上有極強的漂白作用．說明該清液中含有

HClO

（寫化學式）；
（2）該清液中滴加碳酸鈉溶液產生白色沉淀．說明該清液中含有

Ca²⁺

離子；
（3）該清液中滴加鹽酸可產生大量氣體．該氣體是

CO₂

；
（4）該清液加熱后變渾濁并產生大量氣體．加熱后產生渾濁的原因是因為生成了

CaCO₃

．
（5）通過上述實驗，請寫出氯水和碳酸鈣反應的化學方程式為：

2CaCO₃+2Cl₂+H₂O=CaCl₂+Ca（HCO₃）₂+2HClO

．

Answer 1

分析：實驗一：根據實驗室制取氯氣的反應原理進行分析判斷，鹽酸中氯離子可以被氧化劑氧化，氧化劑可以是二氧化錳、高錳酸鉀等，其中二氧化錳反應需要加熱才能反應；
實驗二：氯氣中含有的雜質主要是氯化氫、水蒸氣，飽和食鹽水除去氯化氫，濃硫酸除去水蒸氣；增大氯氣的吸收面積，防止氯氣排放到大氣中；
實驗三：（1）氯水中含有具有漂白作用的次氯酸；
（2）加入碳酸鈉生成白色沉淀說明沉淀是碳酸鈣；
（3）氯氣與水反應Cl₂+H₂O=HCl+HClO，加入碳酸鈣，觀察到氯水的黃綠色褪去，同時產生少量氣體，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，滴加鹽酸可產生大量氣體，該氣體是二氧化碳；
（4）加入碳酸鈣，觀察到氯水的黃綠色褪去，同時產生少量氣體，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，該清液加熱后變渾濁并產生大量氣體是碳酸氫鈉分解生成碳酸鈣沉淀和二氧化碳氣體；
（5）依據反應產物中有HClO、Ca（HCO₃）₂、CaCl₂，書寫化學方程式．

解答：解：實驗一：實驗室制氯氣的原理是隱含濃鹽酸中的氯離子，在不加熱的情況下用右圖裝置制取氯氣，氧化劑可以選高錳酸鉀不加熱可以反應生成氯氣，所以反應的化學方程式為：
2KMnO₄+8HCl=2MnCl₂+2KCl+Cl₂↑+4H₂O，故答案為：高錳酸鉀；2KMnO₄+8HCl=2MnCl₂+2KCl+Cl₂↑+4H₂O；
實驗二：氯氣中含有的雜質主要是氯化氫、水蒸氣，除去氯氣中的雜質，洗氣裝置內的洗滌液應是，飽和食鹽水除去氯化氫，濃硫酸除去水蒸氣，進氣導管末端連一多孔的球泡，增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行；在裝置右邊氣體出口導管處連一干癟的橡皮氣囊，氯氣有毒污染空氣，防止氯氣排放，橡皮氣囊起到儲存氣體，平衡壓強的作用，
故答案為：飽和食鹽水、濃硫酸；增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行，氯氣有毒污染空氣，防止氯氣排放，橡皮氣囊起到儲存氣體，平衡壓強；
實驗三：（1）清液滴在有色布條上有極強的漂白作用．說明該清液中含有具有漂白性的次氯酸，故答案為：HClO；
（2）清液中滴加碳酸鈉溶液產生白色沉淀．說明該清液中含有鈣離子，生成沉淀碳酸鈣，故答案為：Ca²⁺；
（3）清液中滴加鹽酸可產生大量氣體，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，滴入鹽酸生成氣體為二氧化碳，故答案為：CO₂；
（4）清液加熱后變渾濁并產生大量氣體．加熱后產生渾濁的原因是因為溶液中的碳酸氫鈣分解生成碳酸鈣水和二氧化碳，生成了沉淀碳酸鈣，故答案為：CaCO₃；
（5）根據實驗三（1）-（4）實驗步驟發生的反應和物質判斷可知氯水和碳酸鈣反應的化學方程式為2CaCO₃+2Cl₂+H₂O=CaCl₂+Ca（HCO₃）₂+2HClO，
故答案為：2CaCO₃+2Cl₂+H₂O=CaCl₂+Ca（HCO₃）₂+2HClO．

點評：該題綜合性較強，在定量研究中則以簡答題的形式要求考生答對和答全有關實驗操作基本技術問題并進一步的思考實驗現象的原因，較大程度地造成答案的難以確定和完整，題目難度較大．