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【题目】实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl、SO、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Mg2+。由表中数据可知,理论上可选择的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)=1.8 mol·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Ka1=1.2×10-2Ka2=6.3×10-8;H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11。某同学设计实验验证H2SO3的酸性强于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___________________________。用一个化学方程式表示H2SO3酸性强于H2CO3__________________

【答案】四氯化碳 分液漏斗 除去溶液中的SO42- 11.0≤pH<12.2 盐酸 bd 用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等 SO2+ Na2CO3== Na2SO3+ CO2

【解析】

盐卤中首先加入氯水将溴化物氧化为溴单质,再加入萃取剂进行萃取分液,然后再蒸馏可以得到溴单质,向溶液中加入氯化钡中可以将硫酸根离子除去,用CaO调节溶液YpH,可以除去Mg2+,加入氧化钙,氧化钙在上层清液中发生反应产生氢氧化钙,镁离子转化成氢氧化镁沉淀,过滤除去,过滤后,得到的溶液Z主要是氯化钙溶液,蒸发浓缩冷却结晶即可得到纯净的无水CaCl2

(1)单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,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,萃取的主要仪器是分液漏斗;

(2)加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀;分析表中数据可知pH大于11Mg2+沉淀完全,pH大于12.2时,Ca2+开始沉淀,所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH<12.2;除杂时不能引入新的杂质;

(3)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;

(4)H2SO3H2CO3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,但是用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等,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。

实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2Br2,应将混合物中的Mg2+、SO42-等离子除去,操作流程为:卤水中通入氯气,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,由流程图可知单质溴在下层,然后再蒸馏可以得到溴单质,向溶液中加入氯化钡中可以将硫酸根离子除去,用CaO调节溶液YpH,可以除去Mg2+,加入氧化钙,氧化钙在上层清液中发生反应产生氢氧化钙,镁离子转化成氢氧化镁沉淀,过滤除去,过滤后,得到的溶液Z主要是氯化钙溶液,蒸发浓缩冷却结晶即可得到纯净的无水CaCl2

(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,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2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SO42-会与Ca2+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,应先加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀,来除去硫酸根离子,由表中数据可知pH大于11Mg2+沉淀完全,pH大于12.2时,Ca2+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,长颈漏斗的下端必须插入到溶液中,以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来,因此选项b、d正确,故答案为:bd;

(4)H2SO3H2CO3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SO2CO2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:

方案一:配制相同物质的量浓度的NaHSO3NaHCO3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,故答案为:SO2CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度不相等,不能用于比较pH。用一个化学方程式表示H2SO3酸性强于H2CO3:SO2+ Na2CO3== Na2SO3+ CO2

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3)用电子式表示 AC2化合物的形成过程__________________

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