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19.新制氯水中含有多种粒子,某校化学研究性学习小组的同学为探究其性质,做了如下实验,请你帮助完成:
(1)HClO不稳定,见光易分解生成HCl和O2.请设计实验证明有O2生成将盛满氯水的无色塑料瓶倒置在水槽中,光照一段时间后,有无色气体生成,将瓶子倒转过来,用带火星的木条插入瓶口检验气体,若木条复燃,证明HClO分解生成的气体为氧气.
(2)氯气能使湿润的红色布条褪色.对于使红色布条褪色的物质,同学们的看法不
一致,认为氯水中存在的几种粒子都有可能.请你设计实验,得出正确结论.
提出问题收集资料提出假设验证假设得出结论
氯水中何种物质能使湿润的红色布条褪色?①氯气有强氧化性
②氯气与冷水反应生成盐酸和次氯酸
③次氯酸有强氧化性
①氯气使布条褪色
②盐酸使布条褪色
③次氯酸使布条褪色
④H2O使布条褪色
实验①:把红色干布条放入充满氯气的集气瓶中,布条不褪色;
实验②:把红色布条伸入稀盐酸中,红色布条不褪色
实验③:把红色布条伸入氯水中,红色布条褪色
实验④:把红色布条放在水里,布条不褪色.
结论:
次氯酸使布条褪色
 
(3)已知室温下,H2CO3?HCO3-+H+ Ka1(H2CO3)=4.45×10-7
HCO3-?CO32-+H+Ka2(H2CO3)=5.61×10-11
HClO?H++ClO-Ka(HClO)=2.95×10-8
HCN?H++CN-Ka(HCN)=5×10-10
①少量CO2通入NaCN溶液中的化学方程式CO2+H2O+NaCN=HCN+NaHCO3少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中的离子方程式Cl2+2CO32-+H2O═2HCO3-+Cl-+ClO-;
②室温下等浓度的a.NaCN溶液  b.NaClO溶液  c.NaHCO3溶液的pH从大到小的顺序是a>b>c;
③室温下0.05mol/L NaCN溶液的pH为11.

分析 (1)次氯酸见光分解生成氧气和盐酸,氧气能使带火星的木条复燃;
(2)根据氯水的成分进行假设,氯水中含有氯气、次氯酸、盐酸和水,然后依次进行假设;利用对比实验验证假设,根据实验现象作出判断,从而得出结论;
(3)①电离平衡常数判断出的酸性H2CO3 >HClO>HCN>HCO3-;依据酸性强弱分析反应产物;
②电离平衡常数判断出的酸性H2CO3 >HClO>HCN>HCO3-,酸越弱对应盐水解程度越大;
③室温下0.05mol/L NaCN溶液中存在水解平衡,CN-+H2O?HCN+OH-,Kh=$\frac{c(O{H}^{-})c(HCN)}{c(C{N}^{-})}$=$\frac{c(O{H}^{-})c(HCN)}{c(C{N}^{-})}$×$\frac{c({H}^{+})}{c({H}^{+})}$=$\frac{Kw}{Ka}$.

解答 解:(1)次氯酸不稳定,见光易分解生成氧气,将盛满氯水的无色塑料瓶倒置在水槽中,光照一段时间后,会看到有气泡产生,将瓶子倒转过量,用带火星的木条插入瓶口检验气体,如果木条复燃,说明次氯分解产生的气体是氧气,
故答案为:将盛满氯水的无色塑料瓶倒置在水槽中,光照一段时间后,有无色气体生成,将瓶子倒转过来,用带火星的木条插入瓶口检验气体,若木条复燃,证明HClO分解生成的气体为氧气;
(2)[提出假设]氯气溶于水发生反应Cl2+H2O?HCl+HClO,根据方程式知,溶液中的成分是氯气、水、盐酸和次氯酸,根据氯水中的成分进行假设:
①氯气使布条褪色;
②盐酸使布条褪色;
③HClO使布条褪色;
[验证假设]
②把红色布条伸入稀盐酸中,红色布条不褪色;
③把红色布条伸入氯水中,红色布条褪色;
[得出结论]利用对比实验知,只有加入氯水中的有色布条褪色,从而得出结论为:次氯酸使有色布条褪色,
故答案为:

提出问题收集资料提出假设验证假设得出结论
①次氯酸使布条褪色
③氯气使布条褪色
实验②:把红色布条伸入稀盐酸中,红色布条不褪色
实验③:把红色布条伸入氯水中,红色布条褪色
结论:次氯酸使布条褪色
(3)①电离平衡常数判断出的酸性H2CO3 >HClO>HCN>HCO3-,少量CO2通入NaCN溶液中反应生成碳酸氢钠和HCN,反应的化学方程式:CO2+H2O+NaCN=HCN+NaHCO3,将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中,氯气和水反应生成的盐酸反应生成碳酸氢钠,次氯酸酸性强于碳酸氢根离子,反应生成碳酸氢钠,反应的离子方程式为:Cl2+2CO32-+H2O═2HCO3-+Cl-+ClO-,
故答案为:CO2+H2O+NaCN=HCN+NaHCO3;Cl2+2CO32-+H2O═2HCO3-+Cl-+ClO-;
②电离平衡常数判断出的酸性H2CO3 >HClO>HCN>HCO3-,酸越弱对应盐水解程度越大,水解程度为:HCO3-<ClO-<CN-<CO32-,室温下等浓度的a.NaCN溶液 b.NaClO溶液 c.NaHCO3溶液的pH从大到小的顺序是a>b>c,
故答案为:a>b>c;
③室温下0.05mol/L NaCN溶液中存在水解平衡,CN-+H2O?HCN+OH-,Kh=$\frac{c(O{H}^{-})c(HCN)}{c(C{N}^{-})}$=$\frac{c(O{H}^{-})c(HCN)}{c(C{N}^{-})}$×$\frac{c({H}^{+})}{c({H}^{+})}$=$\frac{Kw}{Ka}$,
c2(OH-)=$\frac{Kw}{Ka}$×c(CN-)=$\frac{1{0}^{-14}}{5×1{0}^{-10}}$×0.05mol/L=1×10-6mol/L,c(OH-)=10-3mol/L
c(H+)=10-11mol/L,溶液的pH为11
故答案为:11.

点评 本题考查了实验探究、盐类水解、弱电解质电离平衡常数计算、离子方程式书写,根据混合物中的成分进行假设,结合实验验证假设,根据对比实验中不同现象得出结论,反应量不同产物不同,注意电离平衡常数的分析应用,题目难度中等.

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