Question

實驗室常用強氧化劑（如KMnO₄、KClO₃、MnO₂等）氧化濃鹽酸的方法來制備氯氣．某研究性學習小組欲探究用Na₂O₂與濃鹽酸制備并檢驗氯氣．供選用的實驗試劑及裝置如下（部分導管、蒸餾水略）：
（1）寫出用Na₂O₂與濃鹽酸制備氯氣的化學方程式

 

．
（2）下列裝置組合最合理的是

 

（填序號，需考慮實驗結束撤除裝置時殘留有害氣體的處理）．

組合	制備裝置	凈化裝置	檢驗裝置/試劑	尾氣處理裝置
A	③	②	⑦/e	⑤
B	③、⑥	①	⑧/g	①
C	④	①	⑤/e	②
D	④、⑥	⑤	⑧/g	①

（3）尾氣經處理后仍有較多氣體排出，其主要原因可用化學方程式表示為：

 

．
（4）某小組成員建議用雙氧水代替過氧化鈉進行實驗更好，請你給出兩條合適的理由：
①

 

，
②

 

．
（5）你是否同意將Na₂O₂與濃鹽酸的反應作為實驗室制備氯氣的方法之一？

 

（填“是”或“否”）；
理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）過氧化鈉具有強氧化性，能把濃鹽酸氧化為氯氣，同時自身被還原成水，再結合原子守恒寫出反應方程式；
（2）根據反應物的性質選取反應裝置，根據氣體的成分及性質選取洗氣裝置，根據實驗目的選取檢驗裝置，根據氯氣的性質選取尾氣處理裝置；
（3）根據過氧化鈉的性質分析；
（4）從原料的利用率、成本、過氧化鈉的性質及生成氣體的性質來分析；
（5）用過氧化鈉和濃鹽酸反應制取的氣體成分及分離的難易程度分析．

解答：解：（1）過氧化鈉有強氧化性能把濃鹽酸氧化生成氯氣，同時自身被還原生成水，結合原子守恒寫出其反應方程式為：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O；
（2）用過氧化鈉和濃鹽酸制取氯氣，反應物狀態(tài)是固液混合，所以盛放液體用分液漏斗，易控制流量，濃鹽酸揮發(fā)性較強，所以要采用密封裝置，防止其揮發(fā)，利用產生氣體的壓強時鹽酸流下，所以反應裝置選④⑥；
濃鹽酸具有揮發(fā)性，所以產生的氣體中含有氯化氫，用飽和食鹽水洗氣，為防止洗氣瓶內壓強過大，應有一個緩沖裝置，故選⑤；
用淀粉碘化鉀溶液檢驗氯氣，故選⑧；
氯氣有毒不能直接排空，應該用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，且尾氣量較少，不需要緩沖裝置即可，故選①，
故答案為：D；
（3）過氧化鈉極易和水反應生成氧氣，過氧化鈉也能把濃鹽酸氧化生成氯氣，自身被還原為氧氣，所以制取的氣體中可能含有氧氣，反應方程式為：2Na₂O₂+2H2O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑），
故答案為：2Na₂O₂+2H2O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑）；
（4）從原料的利用率、成本、過氧化鈉的性質及生成氣體的性質來來考慮，所以其理由是：①Na₂O₂能與水反應，會使原料的利用率降低；  ②雙氧水比Na₂O₂更經濟；③產生等量的Cl2，用雙氧水消耗的鹽酸的量少；④Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH能與鹽酸反應；⑤Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH吸收了Cl₂，
故答案為：①Na₂O₂能與水反應，會使原料的利用率降低；  ②雙氧水比Na₂O₂更經濟；③產生等量的Cl₂，用雙氧水消耗的鹽酸的量少；④Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH能與鹽酸反應；⑤Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH吸收了Cl₂；
（5）過氧化鈉具有強氧化性，能把濃鹽酸氧化生成氯氣，自身被還原生成氧氣，且過氧化鈉和水反應也生成氧氣，氯氣和氧氣混合后不易分離，所以得不到較純凈的氯氣，故答案為：否；產物不純且難以分離．

點評：本題考查性質實驗方案設計，要根據物質的性質來設計實驗，要遵循“可行性、科學性、經濟性、環(huán)保性”規(guī)律，難度較大．