Question

饱和氯水与石灰石反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。某兴趣小组进行了如下实验探究。

实验一：定性研究。

①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20 mL饱和氯水(如图所示)，充分反应，有少量气泡产生，溶液浅黄绿色退去；

②过滤，将滤液滴在有色布条上，发现滤液比氯水的漂白性更强；

③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：

第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；

第二份与稀盐酸混合，立即产生大量无色气体；

第三份滤液加热，看到滤液变浑浊且有大量无色气体产生。经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO₂。

请回答：

(1)反应后所得的溶液漂白性比氯水强的原因是                         。

(2)依据上述实验可推知：滤液中的溶质除CaCl₂、HClO外，还有        (填写溶质的化学式)。

实验二：定量研究。

在圆底烧瓶底部，用一塑料网包住块状石灰石(过量)与150 mL饱和氯水反应，按下图所示装置实验，待不再产生气泡后，将塑料网中剩余的石灰石提出液面，将装置密封后再加热，煮沸烧瓶中的液体，量筒中的气体不再增加时停止实验。

请回答：

(3)实验结束后检测到量筒中收集到的气体除CO₂外还有O₂，请写出Ⅰ中产生O₂的化学反应方程式                                。

(4)为减少用装置Ⅲ收集气体过程中CO₂因溶解而造成的损失，请你对装置Ⅲ进行改进(水槽中仍为水)，最简单的方法是                                。

Answer

(1)CaCO3消耗了氯水中的盐酸，使可逆反应Cl2＋H2OHCl＋HClO的平衡向右移动，HClO浓度增大

(2)Ca(HCO3)2

(3)2HClO2HCl＋O2↑

(4)将水槽中的水换为热水(答案合理即可)

【解析】(1)由于次氯酸的酸性弱于碳酸的酸性，但强于HCO3-的酸性，所以碳酸钙只与盐酸反应，与氯水中的次氯酸是不反应的。即CaCO3消耗了氯水中的盐酸，使可逆反应Cl2＋H2OHCl＋HClO的平衡向右移动，HClO浓度增大，所以漂白性增强。

(2)第一份滤液与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀，第二份与稀盐酸混合，立即产生大量CO2，因此可以判断白色沉淀是碳酸钙，所以滤液中还存在的溶质是碳酸氢钙。

(3)次氯酸不稳定，受热易分解生成氧气和氯化氢，反应方程式为2HClO2HCl＋O2↑。

(4)气体的溶解度随温度的升高而降低，所以要减小CO2溶解带来的损耗，可以将水槽中的水换为热水。