Question

組同學(xué)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(shí)驗(yàn)室利用該反應(yīng)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(xué)想證明Cl₂溶于水有酸性物質(zhì)生成，將發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣體直接通入適量水中，并加入NaHCO₃粉末，有無(wú)色氣泡產(chǎn)生。乙同學(xué)認(rèn)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[CO₃^2-]：[HCO₃^-]=       。

（2）經(jīng)查閱資料得知：無(wú)水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華。設(shè)計(jì)如下裝置制備無(wú)水FeCl₃。

①下列操作步驟的正確排序?yàn)?u>        (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(yīng)完成

D．用干燥的H2趕盡Cl2

E．檢驗(yàn)裝置的氣密性
②該實(shí)驗(yàn)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(lái)水消毒劑。
已知：NaCl+3H₂ONaClO₃+3H₂，
2NaClO₃+4HCl=2C1O₂+Cl₂+2NaCl+2H₂O。
有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)：

物質(zhì)	熔點(diǎn)／℃	沸點(diǎn)／℃
C1O2	-59	11
Cl2	-107	-34.6

 
ClO₂的生產(chǎn)流程示意圖：

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

Answer 1

（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(yīng)產(chǎn)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(lái)（2分）

試題分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知儀器a為分液漏斗；因?yàn)闈恹}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(yīng)產(chǎn)生CO₂氣體；HCO₃?電離產(chǎn)生CO₃²?：HCO₃?CO₃²?+H⁺，K₂=[CO₃²?][H⁺]/[HCO₃?]=5．6×10^-11， 可得[CO₃^2-]：[HCO₃^-]= K₂/[H⁺]=5．6×10^-11/10^-8=5.6×10^-3
（2）①首先檢驗(yàn)裝置的氣密性，為防止空氣影響實(shí)驗(yàn)，通入干燥的Cl₂趕盡裝置中的空氣，然后加熱鐵屑進(jìn)行Fe與Cl₂的反應(yīng)，反應(yīng)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?yàn)椋篹bcad
②尾氣中含有Cl₂，有毒污染環(huán)境，需要進(jìn)行尾氣處理，所以該實(shí)驗(yàn)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(yīng)的化學(xué)方程式，可知Cl₂產(chǎn)量少，所以需要補(bǔ)充的物質(zhì)X為為Cl₂；NaClO₃與HCl反應(yīng)能生成Cl₂和NaCl，所以能參與循環(huán)的物質(zhì)是Cl₂、NaCl；因?yàn)镃lO₂的沸點(diǎn)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(lái)。