Question

某化學(xué)活動小組設(shè)計(jì)如下圖所示(部分夾持裝置已略去)實(shí)驗(yàn)裝置，以探究潮濕的Cl₂與Na₂CO₃反應(yīng)得到的固體物質(zhì)。

（1）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：                                                     
（2）寫出試劑Y的名稱：_____________________。
（3）已知：通入一定量的氯氣后，測得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，其為含氯氧化物�？梢源_定的是C中含有的氯鹽只有一種，且含有NaHCO₃，現(xiàn)對C成分進(jìn)行猜想和探究。
①提出合理假設(shè)：
假設(shè)一：存在兩種成分：  NaHCO₃和__________
假設(shè)二：存在三種成分：  NaHCO₃和__________、___________。
②設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(可不填滿)。
限選實(shí)驗(yàn)試劑和儀器：蒸餾水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、試管、小燒杯。

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加 足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于A、B試管中。
步驟2：向A試管中滴加______________：	①若無明顯現(xiàn)象，證明固體中不含碳酸鈉； ②若溶液變渾濁，證明固體中含有碳酸鈉。
步驟3：向B試管中滴加______________：	若溶液變渾濁，結(jié)合步驟2中的①，則假設(shè) 一成立：結(jié)合步驟2中的②，則假設(shè)二成立。

 
（4）己知C中有0.1 mol Cl₂參加反應(yīng)。若假設(shè)一成立，可推知C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                                                                        。
（5）常溫下Na₂CO₃和NaHCO₃均為0.1mol/L的混合溶液中，c(OH^﹣)-c(H⁺)=___________(用含碳元素的粒子濃度表示)，在該溶液中滴加稀鹽酸至中性時(shí)，溶液中溶質(zhì)的成分有______________________。

Answer 1

（1）4H⁺ +2Cl^- +MnO₂=Mn²⁺ +Cl₂↑+2H₂O(2分)
（2）飽和食鹽水（2分）
（3）NaCl； NaCl、Na₂CO₃ （各1分）；BaCl₂溶液（2分）；AgNO₃溶液（2分）
（4）2Cl₂+ 2Na₂CO₃ + H₂O ="2" NaHCO₃ + 2NaCl+ Cl₂O(2分)
（5）1/2 c (HCO₃^-)+3/2 c (H₂CO₃)-1/2 c(CO₃^2-)(2分)；NaCl、NaHCO₃ 、CO₂(或H₂CO₃)（2分）

解析試題分析： （1）本題探究的是氯氣和碳酸鈉反應(yīng)，所以A裝置為氯氣的制備裝置，所以發(fā)生的離子方程式為：4H⁺ +2Cl^- +MnO₂=Mn²⁺ +Cl₂↑+2H₂O。
（2）濃鹽酸易揮發(fā)，所以氯氣中混有HCl氣體，B裝置為除雜裝置，試劑選用飽和食鹽水溶液。
（3）①根據(jù)題意，反應(yīng)所得的C中只有一種氯鹽，還含有NaHCO₃，所以該氯鹽是NaCl，所以假設(shè)一為NaHCO₃和NaCl，假設(shè)二的三種成分分別為NaHCO₃ 、NaCl、Na₂CO₃ 。
②設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證假設(shè)，則應(yīng)該證明NaCl、Na₂CO₃ 的存在，即證明Cl^-、CO₃^2- 的存在。根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，步驟2為碳酸根的檢驗(yàn)，因此可選用試劑BaCl₂溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，說明有碳酸鈉，無明顯現(xiàn)象則沒有碳酸鈉；步驟3為檢驗(yàn)氯離子，因此選用試劑AgNO₃溶液，若白色沉淀產(chǎn)生變渾濁則存在氯化鈉，若無明顯現(xiàn)象，則無氯化鈉，再結(jié)合步驟2討論假設(shè)成立。
（4） 若假設(shè)一成立，則生成物為氯化鈉和碳酸氫鈉，所以必然有H2O參加反應(yīng)，同時(shí)生成了黃紅色的氣體，所以該氣體為氯的氧化物Cl₂O，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，方程式為：2Cl₂+ 2Na₂CO₃ + H₂O ="2" NaHCO₃ + 2NaCl+ Cl₂O。
（5）根據(jù)電荷守恒，相同條件下濃度均為0.1mol/LNa₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液有電荷守恒式：c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)，若不考慮弱離子水解，則c(Na+)=0.3mol/L，c(CO₃^2-)=c(HCO₃^-)=0.1mol/L，所以c(Na⁺)=3/2[c(CO₃^2-)_前+c(HCO₃^-)_前]；由于CO₃^2-、HCO₃^-均發(fā)生水解產(chǎn)生了H₂CO₃ ，所以水解以后c(Na⁺)=3/2[c(CO₃^2-)_前+c(HCO₃^-)_前]=3/2[c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-) +C(H₂CO₃)]；把此式帶入到電荷守恒式得3/2[c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-) +C(H₂CO₃)] +c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)，移項(xiàng)得c(OH^﹣)-c(H⁺)=3/2[c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-) +C(H₂CO₃)]- 2c(CO₃^2-)-c(HCO₃^-)="1/2" c (HCO₃^-)+3/2 c (H₂CO₃)-1/2 c(CO₃^2-)。在該溶液中滴加稀鹽酸至中性時(shí)，溶液中溶質(zhì)的成分有NaCl、NaHCO₃ 、CO₂ 。
考點(diǎn)：本題考查的是實(shí)驗(yàn)探究、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、離子檢驗(yàn)、離子濃度大小比較等。