Question

組同學發(fā)現(xiàn)84消毒液與潔廁劑(主要成分為鹽酸)室溫下混和有Cl2生成，于是嘗試在實驗室利用該反應原理制取Cl2。

（1）若用次氯酸鈣、濃鹽酸為原料，利用下圖裝置制取Cl2。裝置中儀器a的名稱為 ????? 。甲同學想證明Cl2溶于水有酸性物質生成，將發(fā)生裝置產生的氣體直接通入適量水中，并加入NaHCO3粉末，有無色氣泡產生。乙同學認為不合理，理由是???????????? 。又知：室溫下H2CO3的電離常數(shù)K1=4．2×10-7，K2=5．6×10-11，則pH為8．0的NaHCO3溶液中[CO32-]：[HCO3-]=??? ?? 。

（2）經查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。設計如下裝置制備無水FeCl3。

①下列操作步驟的正確排序為??????? (填字母)。

A．體系冷卻后，停止通入Cl2

B．通入干燥的Cl2趕盡裝置中的空氣

C．在鐵屑下方加熱至反應完成

D．用干燥的H2趕盡Cl2

E．檢驗裝置的氣密性

②該實驗裝置存在的明顯缺陷是????????????????? 。

（3）世界環(huán)保聯(lián)盟要求ClO2逐漸取代Cl2作為自來水消毒劑。

已知：NaCl+3H2ONaClO3+3H2，

2NaClO3+4HCl=2C1O2+Cl2+2NaCl+2H2O。

有關物質性質：

物質	熔點／℃	沸點／℃
C1O2	-59	11
Cl2	-107	-34.6

 

ClO2的生產流程示意圖：

該工藝中，需要補充的物質X為??? (填化學式)，能參與循環(huán)的物質是?????? (填化學式)。從ClO2發(fā)生器中分離出ClO2可采用的方法是???????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）分液漏斗（2分）

制取的氯氣中含有HCl氣體，HCl溶于水后能與NaHCO3反應產生氣泡（2分）5.6×10-3（3分）

（2）①ebcad（3分）

②缺少尾氣吸收裝置（2分）

（3）Cl2（2分）Cl2、NaCl（2分）

將生成的氣體冷水浴降溫使ClO2液化分離出來（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)實驗裝置圖可知儀器a為分液漏斗；因為濃鹽酸具有揮發(fā)性，制取的Cl2中含有HCl，HCl溶于水后能與NaHCO3反應產生CO2氣體；HCO3?電離產生CO32?：HCO3?CO32?+H+，K2=[CO32?][H+]/[HCO3?]=5．6×10-11， 可得[CO32-]：[HCO3-]= K2/[H+]=5．6×10-11/10-8=5.6×10-3

（2）①首先檢驗裝置的氣密性，為防止空氣影響實驗，通入干燥的Cl2趕盡裝置中的空氣，然后加熱鐵屑進行Fe與Cl2的反應，反應完成后，等到體系冷卻后，停止通入Cl2，最后用干燥的H2趕盡Cl2，所以正確順序為：ebcad

②尾氣中含有Cl2，有毒污染環(huán)境，需要進行尾氣處理，所以該實驗裝置存在的明顯缺陷是缺少尾氣吸收裝置。

（3）根據(jù)題目所給信息，電解NaCl溶液和NaClO3與HCl反應的化學方程式，可知Cl2產量少，所以需要補充的物質X為為Cl2；NaClO3與HCl反應能生成Cl2和NaCl，所以能參與循環(huán)的物質是Cl2、NaCl；因為ClO2的沸點為11℃，所以將生成的氣體冷水浴降溫，可使使ClO2液化變?yōu)橐后w，分離出來。

考點：本題考查基本儀器、基本操作、實驗步驟、離子濃度的計算、實驗方案的設計與分析。