Question

6．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．某《化學(xué)教育》雜志報(bào)道了如下實(shí)驗(yàn)研究：
實(shí)驗(yàn)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，使之充分反應(yīng)，觀察現(xiàn)象．
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(shí)驗(yàn)：
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(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的無色氣體均為CO₂．
請回答：
（1）實(shí)驗(yàn)①中觀察到的現(xiàn)象為產(chǎn)生少量無色氣泡，碳酸鈣逐漸溶解，溶液淡黃綠色消失；
（2）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HCl，使Cl₂+H₂O?HCl+HClO平衡向右移動(dòng)，HClO濃度增大；
（3）依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可推知，②的濾液中的溶質(zhì)除CaCl₂、HClO外，還含有Ca（HCO₃）₂；
（4）實(shí)驗(yàn)③中產(chǎn)生大量無色氣體的反應(yīng)的離子方程式H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O．
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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．
請回答：
（5）為減少用裝置Ⅲ收集氣體過程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．
（6）用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測得塑料網(wǎng)內(nèi)的碳酸鈣質(zhì)量減少Ag，總共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO₂氣體BL，發(fā)現(xiàn)$\frac{BL}{{{22}{.4L/mol}}}$明顯小于$\frac{Ag}{100g/mol}$．若不考慮實(shí)驗(yàn)操作和CO₂的溶解等因素造成的誤差，從化學(xué)反應(yīng)原理來看，導(dǎo)致這一大小關(guān)系的原因是碳酸鈣與氯水反應(yīng)生成的Ca（HCO₃）₂ 受熱時(shí)，除生成 CO₂ 外，還生成了CaCO₃；
（7）實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，裝置Ⅱ中的液體增多了，其原因是從圓底燒瓶蒸出的水蒸氣在廣口瓶中冷凝、聚集．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)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，使之充分反應(yīng)，氯水中的鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，過量碳酸鈣消耗鹽酸使化學(xué)平衡進(jìn)行徹底，溶液顏色消失；
（2）從Cl₂+H₂O?HCl+HClO 平衡移動(dòng)的角度分析；
（3）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、二氧化碳和水，次氯酸濃度增大，碳酸鈣是過量的，和二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸氫鈣，依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可推知，②的濾液中的溶質(zhì)除CaCl₂、HClO外，還含有Ca（HCO₃）₂；
（3）根據(jù)有關(guān)反應(yīng)判斷可能的產(chǎn)物，實(shí)驗(yàn)③中產(chǎn)生大量無色氣體是碳酸氫根離子和酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w；
實(shí)驗(yàn)二：定量研究
（5）從二氧化碳微溶于水的角度分析；
（6）消耗的碳酸鈣沒有全部生成二氧化碳?xì)怏w；
（7）圓底燒瓶蒸出的水蒸氣在廣口瓶中凝結(jié)為液體，水導(dǎo)致裝置Ⅱ中的液體增多．

解答 解：實(shí)驗(yàn)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，使之充分反應(yīng)，氯水中的鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，氯水溶液顏色淡黃綠色消失，
故答案為：產(chǎn)生少量無色氣泡，碳酸鈣逐漸溶解，溶液淡黃綠色消失；
（2）CaCO₃ 消耗了氯水中的 HC1，使 Cl₂+H₂O?HCl+HClO 平衡向右移動(dòng)，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(dòng)，HClO濃度增大；
（3）氯氣與水反應(yīng)Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成HClO，因?yàn)樘妓徕}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；
（4）實(shí)驗(yàn)③中產(chǎn)生大量無色氣體是碳酸氫根離子和酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的離子方程式為：H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O，
故答案為：H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O；
實(shí)驗(yàn)二：定量研究
（5）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，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；
（6）因?yàn)樘妓徕}是過量的，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，受熱時(shí)，除生成 CO₂外，還生成了CaCO₃，所以生成氣體的物質(zhì)的量明顯小于固體的物質(zhì)的量，
故答案為：碳酸鈣與氯水反應(yīng)生成的Ca（HCO₃）₂ 受熱時(shí)，除生成 CO₂ 外，還生成了CaCO₃；
（7）圓底燒瓶蒸出的水蒸氣在廣口瓶中凝結(jié)為液體，水導(dǎo)致裝置Ⅱ中的液體增多了，
故答案為：從圓底燒瓶蒸出的水蒸氣在廣口瓶中冷凝、聚集．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)分析，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(dòng)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(shí)驗(yàn)操作基本技術(shù)問題并進(jìn)一步的思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，較大程度地造成答案的難以確定和完整，題目難度較大．