Question

某化学活动小组设计如下图所示(部分夹持装置已略去)实验装置，以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到的固体物质。

（1）写出装置A中发生反应的离子方程式：                                                     

（2）写出试剂Y的名称：_____________________。

（3）已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中含有的氯盐只有一种，且含有NaHCO₃，现对C成分进行猜想和探究。

①提出合理假设：

假设一：存在两种成分：  NaHCO₃和__________

假设二：存在三种成分：  NaHCO₃和__________、___________。

②设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。

限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加 足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中。
步骤2：向A试管中滴加______________：	①若无明显现象，证明固体中不含碳酸钠； ②若溶液变浑浊，证明固体中含有碳酸钠。
步骤3：向B试管中滴加______________：	若溶液变浑浊，结合步骤2中的①，则假设 一成立：结合步骤2中的②，则假设二成立。

（4）己知C中有0.1 mol Cl₂参加反应。若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为                                                                                         。

（5）常温下Na₂CO₃和NaHCO₃均为0.1mol/L的混合溶液中，c(OH^﹣)-c(H⁺)=___________(用含碳元素的粒子浓度表示)，在该溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶液中溶质的成分有______________________。

Answer

（1）4H+ +2Cl- +MnO2=Mn2+ +Cl2↑+2H2O(2分)

（2）饱和食盐水（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(CO32-)(2分)；NaCl、NaHCO3 、CO2(或H2CO3)（2分）

【解析】

试题分析： （1）本题探究的是氯气和碳酸钠反应，所以A装置为氯气的制备装置，所以发生的离子方程式为：4H+ +2Cl- +MnO2=Mn2+ +Cl2↑+2H2O。

（2）浓盐酸易挥发，所以氯气中混有HCl气体，B装置为除杂装置，试剂选用饱和食盐水溶液。

（3）①根据题意，反应所得的C中只有一种氯盐，还含有NaHCO3，所以该氯盐是NaCl，所以假设一为NaHCO3和NaCl，假设二的三种成分分别为NaHCO3 、NaCl、Na2CO3  。

②设计方案验证假设，则应该证明NaCl、Na2CO3 的存在，即证明Cl-、CO32- 的存在。根据实验步骤，步骤2为碳酸根的检验，因此可选用试剂BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，说明有碳酸钠，无明显现象则没有碳酸钠；步骤3为检验氯离子，因此选用试剂AgNO3溶液，若白色沉淀产生变浑浊则存在氯化钠，若无明显现象，则无氯化钠，再结合步骤2讨论假设成立。

（4） 若假设一成立，则生成物为氯化钠和碳酸氢钠，所以必然有H2O参加反应，同时生成了黄红色的气体，所以该气体为氯的氧化物Cl2O，发生了氧化还原反应，方程式为：2Cl2+ 2Na2CO3 + H2O =2 NaHCO3 + 2NaCl+ Cl2O。

（5）根据电荷守恒，相同条件下浓度均为0.1mol/LNa2CO3和NaHCO3的混合溶液有电荷守恒式：c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)，若不考虑弱离子水解，则c(Na+)=0.3mol/L，c(CO32-)=c(HCO3-)=0.1mol/L，所以c(Na+)=3/2[c(CO32-)前+c(HCO3-)前]；由于CO32-、HCO3-均发生水解产生了H2CO3 ，所以水解以后c(Na+)=3/2[c(CO32-)前+c(HCO3-)前]=3/2[c(CO32-)+c(HCO3-) +C(H2CO3)]；把此式带入到电荷守恒式得3/2[c(CO32-)+c(HCO3-) +C(H2CO3)] +c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)，移项得c(OH﹣)-c(H+)=3/2[c(CO32-)+c(HCO3-) +C(H2CO3)]- 2c(CO32-)-c(HCO3-)=1/2 c (HCO3-)+3/2 c (H2CO3)-1/2 c(CO32-)。在该溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶液中溶质的成分有NaCl、NaHCO3 、CO2 。

考点：本题考查的是实验探究、氧化还原反应方程式的配平、离子检验、离子浓度大小比较等。