Question

实验室以含有Ca^2＋、Mg^2＋、Cl^－、SO₄^2－、Br^－等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl₂和Br₂，流程如下：

（1）操作Ⅰ使用的试剂是        ，所用主要仪器的名称是             。

（2）加入溶液W的目的是       。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg^2＋。由表中数据可知，理论上可选择pH最大范围是         。酸化溶液Z时，使用的试剂为       。

	开始沉淀时的pH	沉淀完全时的pH
Mg2＋	9.6	11.0
Ca2＋	12.2	c(OH－)＝1.8mol·L－1

(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO₂气体，下列装置中合理的是           。

（4）常温下，H₂SO₃的电离常数，，H₂CO₃的电离常数，。某同学设计实验验证H₂SO₃酸性强于H₂CO₃：将SO₂和CO₂气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测两溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H₂SO₃酸性强于H₂CO₃。该实验设计不正确，错误在于             。

设计合理实验验证₂SO₃酸性强于H₂CO₃（简要说明实验步骤、现象和结论）。                。仪器器自选。

供选的试剂：CO₂、SO₂、Na₂CO₃、NaHCO₃、KMnO₄、NaHSO₃、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO₄ 溶液、品红溶液、pH试纸。

Answer 1

【解析】本题主要考察常见的基本实验操作、仪器的使用、离子的除杂和实验方案设计，综合性强。

（1）氯气具有强氧化性，通入氯气后可以将溶液中的Br^－氧化溴单质，因为单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要仪器是分液漏斗。由流程图可知单质溴在下层，因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水，所以该试剂是CCl₄；

（2）由于SO₄^2－会与Ca^2＋结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备，因此必需除去；由表中数据可知pH大于11时Mg^2＋沉淀完全，pH大于12.2时，Ca^2＋开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；因为不能引入新的杂质，所以酸化溶液Z时，使用的试剂应该为盐酸。

（3）实验室制取CO₂的特点是固体和液体反应且不需要加热，由于盐酸易挥发，因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体，因为CO₂的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO₂气体。若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO₂气体从长颈漏斗中挥发出来，因此选项b、d正确。

（4）H₂SO₃和H₂CO₃均属于二元酸，要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱，必需使二者的浓度相同，但是SO₂和CO₂气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等（因为二者的溶解度不同），所以该实验设计不正确；要检验酸性强弱，可以采用多种方法，例如利用水解原理（酸越弱相应的强碱盐就越易水解），也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验。由于SO₂和CO₂气体均可以使饱和石灰水编混浊，所以CO₂气体在通入饱和石灰水之前必需除去CO₂气体中混有的SO₂气体。

【答案】（1）四氯化碳；分液漏斗

（2）除去溶液中的SO₄^2－；11.0≤pH＜12.2；盐酸

（3）b、d

（4）用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等；参考方案如下：

方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO₃和NaHCO₃溶液，用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH。前者的pH小于后者，证明H₂SO₃酸性强于H₂CO₃。

方案二：将SO₂气体依次通过NaHCO₃（Na₂CO₃)溶液、酸性KMnO₄溶液、品红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊，证明H₂SO₃酸性强于H₂CO₃。

方案三：将CO₂气体依次通过NaHSO₃（Na₂SO₃)溶液、品红溶液。品红溶液不褪色，证明H₂SO₃酸性强于H₂CO₃。