Question

新制氯水中含有多種粒子，某校化學研究性學習小組的同學為探究其性質，做了如下實驗，請你幫助完成：
（1）HClO不穩定，見光易分解生成HCl和O₂，請設計實驗證明有O₂生成．

 

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（2）氯氣能使濕潤的紅色布條褪色．對于使紅色布條褪色的物質，同學們的看法不一致，認為氯水中存在的幾種粒子都有可能．請你設計實驗，得出正確結論．

提出問題	收集資料	提出假設	驗證假設	得出結論
氯水中何種物質能使濕潤的紅色布條褪色	①氯氣有強氧化性 ②氯氣與冷水反應生成鹽酸和次氯酸 ③次氯酸有強氧化性	①   ②   ③   ④H2O使布條褪色	實驗①：把紅色干布條放入充滿氯氣的集氣瓶中，布條不褪色 實驗②：   實驗③：   實驗④：把紅色布條放在水里布條不褪色

（3）平衡常數表明了封閉體系的可逆反應在給定的溫度下進行的程度，對于同一個類型的反應，平衡常數越大，表明反應進行的程度越大．
H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺            K_a1（H₂CO₃）=4.45×10^-7
HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺              K_a2（HCO₃^-）=5.61×10^-11
HClO?H⁺+ClO^-                 K_a（HClO）=2.95×10^-8
請依據以上電離平衡常數，寫出在下列條件下所發生反應的離子方程式：
①將少量的氯氣通入到過量的碳酸鈉溶液中；

 

②氯氣和碳酸鈉按照1：1的比例恰好反應；

 

③將過量的氯氣通入到少量的碳酸鈉溶液中．

 

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Answer 1

分析：（1）次氯酸見光分解生成氧氣和鹽酸，氧氣能使帶火星的木條復燃；
（2）根據氯水的成分進行假設，氯水中含有氯氣、次氯酸、鹽酸和水，然后依次進行假設；利用對比實驗驗證假設，根據實驗現象作出判斷，從而得出結論；
（3）依據電離平衡常數判斷出的酸性H₂CO₃ ＞HClO＞HCO₃^-；依據酸性強弱分析反應產物．

解答：解：（1）次氯酸不穩定，見光易分解生成氧氣，將盛滿氯水的無色塑料瓶導致在水槽中，光照一段時間后，會看到有氣泡產生，將瓶子倒轉過量，用帶火星的木條插入瓶口檢驗氣體，如果木條復燃，說明次氯分解產生的氣體是氧氣，
故答案為：將盛滿氯水的無色塑料瓶倒置在水槽中，光照一段時間后，有無色氣體生成，將瓶子倒轉過來，用帶火星的木條插入瓶口檢驗氣體，若木條復燃，證明HClO分解生成的氣體為氧氣；
（2）[提出假設]氯氣溶于水發生反應Cl₂+H₂O?HCl+HClO，根據方程式知，溶液中的成分是氯氣、水、鹽酸和次氯酸，根據氯水中的成分進行假設：
①氯氣使布條褪色；
②HClO使布條褪色；
③鹽酸使布條褪色；
[驗證假設]
②把紅色布條伸入氯水中，紅色布條褪色；
③把紅色布條伸入稀鹽酸中，紅色布條不褪色；
[得出結論]利用對比實驗知，只有加入氯水中的有色布條褪色，從而得出結論為：次氯酸使有色布條褪色，
故答案為：氯氣使布條褪色；次氯酸使布條褪色；鹽酸使布條褪色；
把紅色布條伸入氯水中，紅色布條褪色；把紅色布條伸入稀鹽酸中，紅色布條不褪色；
次氯酸使布條褪色．
（3）①將少量的氯氣通入到過量的碳酸鈉溶液中，氯氣和水反應生成的鹽酸反應生成碳酸氫鈉，次氯酸酸性強于碳酸氫根離子，反應生成碳酸氫鈉，反應的離子方程式為：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-，
故答案為：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-；
②氯氣和碳酸鈉按照1：1的比例恰好反應，生成的鹽酸恰好和碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，次氯酸不參與反應，反應的離子方程式為：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO，
故答案為：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO；
③將過量的氯氣通入到少量的碳酸鈉溶液中，鹽酸過量和碳酸鈉反應生成二氧化碳，次氯酸和碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，反應的離子方程式為：2Cl₂+CO₃^2-+H₂O═CO₂↑+2Cl^-+2HClO，
故答案為：2Cl₂+CO₃^2-+H₂O═CO₂↑+2Cl^-+2HClO．

點評：本題考查了實驗探究，根據混合物中的成分進行假設，結合實驗驗證假設，根據對比實驗中不同現象得出結論，反應量不同產物不同，注意電離平衡常數的分析應用，難度中等．