Question

19．飽和氯水與石灰石的反應是制取較濃HCLO溶液的方法之一．《化學教育》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，有少量氣泡產生，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；
③為了確定反應產物，將濾液分為三份，分別進行以下實驗：
第一份與石灰水混合，立即產生大量白色沉淀；
第二份與稀鹽酸混合，立即產生大量無色氣體；
將第三份加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產生． 經檢測，上述實驗中產生的無色氣體均為CO₂．
請回答：
（1）反應后所得的溶液漂白性增強的原因是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．
（2）依據上述實驗可推知：②的濾液中的溶質除CaCl₂、HClO外，還含有的溶質的化學式為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，待不再產生氣泡后，將塑料網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中產生O₂的化學反應方程式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進行改進，最簡單的方法是在導管末端再連接長導管，使導管的出口接近量筒底部或將水換成熟水．

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Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成HClO，因為碳酸鈣是過量的，并且反應中有二氧化碳生成，因此碳酸鈣和二氧化碳和水反應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↑，據此分析；
（3）I中氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，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，反應中產生的氣體為二氧化碳（氯化氫與碳酸鈣反應所得），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，
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；
（2）氯氣與水反應Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成HClO，因為碳酸鈣是過量的，并且反應中有二氧化碳生成，因此碳酸鈣和二氧化碳和水反應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，并且壓強越大，氣體的溶解度越大，為減少因二氧化碳的溶解而導致二氧化碳的損失，可使導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：在導管末端再連接長導管，使導管的出口接近量筒底部或將水換成熟水．

點評 該題綜合性較強，在定性研究中要求考生熟練掌握化學平衡移動和書寫化學方程式，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實驗操作基本技術問題并進一步的思考實驗現(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．