Question

19．飽和氯水與石灰石的反應(yīng)是制取較濃HCLO溶液的方法之一．《化學(xué)教育》報道了如下研究：

實驗一、定性研究：
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(yīng)，有少量氣泡產(chǎn)生，溶液淺黃綠色褪去；
②過濾，將濾液滴在有色布條上，發(fā)現(xiàn)其比氯水的漂白性更強(qiáng)；
③為了確定反應(yīng)產(chǎn)物，將濾液分為三份，分別進(jìn)行以下實驗：
第一份與石灰水混合，立即產(chǎn)生大量白色沉淀；
第二份與稀鹽酸混合，立即產(chǎn)生大量無色氣體；
將第三份加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產(chǎn)生． 經(jīng)檢測，上述實驗中產(chǎn)生的無色氣體均為CO₂．
請回答：
（1）反應(yīng)后所得的溶液漂白性增強(qiáng)的原因是CaCO₃消耗了氯水中的HC1，使Cl₂+H₂O?HCl+HClO平衡向右移動，HClO濃度增大，溶液的漂白性增強(qiáng)．
（2）依據(jù)上述實驗可推知：②的濾液中的溶質(zhì)除CaCl₂、HClO外，還含有的溶質(zhì)的化學(xué)式為Ca（HCO₃）₂．
實驗二、定量研究：
在圓底燒瓶底部，有一用塑料網(wǎng)包住的過量塊狀碳酸鈣和150mL飽和氯水，按如圖所示裝置實驗，待不再產(chǎn)生氣泡后，將塑料網(wǎng)中剩余的石灰石提出液面，密封后再加熱、煮沸燒瓶中的液體，直到量筒中的氣體不再增加．
（3）實驗結(jié)束后檢測量筒收集到的氣體除CO₂外還混有O₂，請寫出I中產(chǎn)生O₂的化學(xué)反應(yīng)方程式2HClO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HCl↑+O₂↑．
（4）為減少用裝置Ⅲ收集氣體過程中CO₂因溶解而造 成的損失，且水槽中仍然為水，請你對裝置Ⅲ進(jìn)行改進(jìn)，最簡單的方法是在導(dǎo)管末端再連接長導(dǎo)管，使導(dǎo)管的出口接近量筒底部或?qū)⑺畵Q成熟水．

Answer 1

分析 （1）從Cl₂+H₂O?HCl+HClO 平衡移動的角度分析；
（2）氯氣與水反應(yīng)Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成HClO，因為碳酸鈣是過量的，并且反應(yīng)中有二氧化碳生成，因此碳酸鈣和二氧化碳和水反應(yīng)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↑，據(jù)此分析；
（3）I中氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸加熱可以分解生成氯化氫和氧氣；
（4）從二氧化碳微溶于水的角度分析．

解答 解：（1）CaCO₃ 消耗了氯水中的 HC1，使 Cl₂+H₂O?HCl+HClO 平衡向右移動，HClO濃度增大，反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體為二氧化碳（氯化氫與碳酸鈣反應(yīng)所得），而二氧化碳溶于水呈酸性，抑制了次氯酸的電離平衡，使溶液中存在了濃度更高的次氯酸，因此將濾液滴在有色布條上，發(fā)現(xiàn)其比氯水的漂白性更強(qiáng)，
故答案為：CaCO₃ 消耗了氯水中的 HC1，使 Cl₂+H₂O?HCl+HClO 平衡向右移動，HClO濃度增大，溶液的漂白性增強(qiáng)；
（2）氯氣與水反應(yīng)Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成HClO，因為碳酸鈣是過量的，并且反應(yīng)中有二氧化碳生成，因此碳酸鈣和二氧化碳和水反應(yīng)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(zhì)除了極少量的氯氣外，還有HClO、Ca（HCO₃）₂、CaCl₂，
故答案為：Ca（HCO₃）₂；
（3）I中氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸加熱可以分解生成氯化氫和氧氣，反應(yīng)的方程式為2HClO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HCl↑+O₂↑，
故答案為：2HClO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HCl↑+O₂↑；
（4）因二氧化碳微溶于水，并且壓強(qiáng)越大，氣體的溶解度越大，為減少因二氧化碳的溶解而導(dǎo)致二氧化碳的損失，可使導(dǎo)管的出口接近量筒底部將水換成熟水，減小二氧化碳的溶解，
故答案為：在導(dǎo)管末端再連接長導(dǎo)管，使導(dǎo)管的出口接近量筒底部或?qū)⑺畵Q成熟水．

點評 該題綜合性較強(qiáng)，在定性研究中要求考生熟練掌握化學(xué)平衡移動和書寫化學(xué)方程式，而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(guān)實驗操作基本技術(shù)問題并進(jìn)一步的思考實驗現(xiàn)象的原因，較大程度地造成答案的難以確定和完整，題目難度中等．