Question

10．1774年瑞典化學(xué)家舍勒利用軟錳礦與濃鹽酸制取了氯氣，某同學(xué)依據(jù)舍勒制取氯氣的反應(yīng)原理設(shè)計了如下所示的實驗裝置圖1．已知：I：氧化性Cl₂＞HIO₃＞I₂
Ⅱ：

弱酸	HClO	H2CO3
電離平衡常數(shù)	K=4.7×10-8	K1=4.3×10-7K2=5.6×10-11

請回答下列問題：

（1）A為Cl₂的發(fā)生裝置，從①②③裝置圖2中選擇合適的裝置為②（填序號）．
（2）A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（3）若制得標準狀況3.36L Cl₂需要質(zhì)量分數(shù)為36.5%、密度為1.29g/mL濃鹽酸的體積為D（填序號）．
A 50mL      B.25mL     C．大于50mL    D．大于25ml
（4）為驗證氯氣的性質(zhì)，進行如下實驗：
①將氯氣通過B、C裝置，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)B與C現(xiàn)象相同，其原因可能是  氯氣中含有水蒸氣．
②為驗證氯氣與水的反應(yīng)產(chǎn)物，將氯氣通入飽和的NaHCO₃溶液，氯氣與NaHCO₃溶液反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+HCO₃^-=Cl^-+CO₂↑+HClO．
③將足量的氯氣通入KI淀粉溶液中，實驗現(xiàn)象為先變藍后褪色．
④本實驗設(shè)計中還存在不足，請?zhí)岢龊侠淼母倪M方法：在A、B裝置之間依次連接盛有飽和食鹽水和濃硫酸的洗氣瓶．
（5）一定溫度下，將Cl₂通入NaOH溶液中生成的NaClO與NaClO₃物質(zhì)的量之比為1：3，則被氧化與被還原的Cl₂物質(zhì)的量之比為1：4．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)反應(yīng)物質(zhì)狀態(tài)與反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置；
（2）鹽酸與二氧化錳在加熱條件反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，據(jù)此書寫離子方程式；
（3）依據(jù)n=$\frac{V}{Vm}$計算生成氯氣的物質(zhì)的量，依據(jù)方程式計算消耗氯化氫物質(zhì)的量，依據(jù)C=$\frac{1000ρω}{M}$計算濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度，依據(jù)V=$\frac{n}{c}$計算需要濃鹽酸體積；
（4）①氯氣不具有漂白性，次氯酸具有漂白性，氯氣與水反應(yīng)生成次氯酸；
②依據(jù)氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，鹽酸與碳酸氫鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳解答；
③依據(jù)氯氣的氧化性，和次氯酸的漂白性解答；
④依據(jù)濃鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，依據(jù)除雜原則選擇除雜劑；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子數(shù)目相等計算．

解答 解：（1）實驗室用濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下制備氯氣，應(yīng)選擇發(fā)生裝置為：固體+液體$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$，所以應(yīng)選擇②；
故答案為：②；
（2）加熱條件下，實驗室用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣，二者反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）標準狀況3.36L Cl₂物質(zhì)的量為：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，依據(jù)方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，可知消耗氯化氫物質(zhì)的量為：0.15mol×4=0.6mol，質(zhì)量分數(shù)為36.5%、密度為1.29g/mL濃鹽酸物質(zhì)的量濃度C=$\frac{1000×1.29×36.5%}{36.5}$=12.9mol/L，則需要濃鹽酸體積V=$\frac{0.6mol}{12.9mol/L}$=0.0465L，即46.5mL，
故選：D；
（4）①將氯氣通過B、C裝置，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)B與C現(xiàn)象相同，說明B、C都有次氯酸生成，則原因可能是  氯氣中含有水蒸氣；
故答案為：氯氣中含有水蒸氣；
②氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，鹽酸與碳酸氫鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式：Cl₂+HCO₃^-=Cl^-+CO₂↑+HClO；
故答案為：Cl₂+HCO₃^-=Cl^-+CO₂↑+HClO；
③足量的氯氣通入KI淀粉溶液中，部分氯氣與碘化鉀反應(yīng)生成單質(zhì)碘，單質(zhì)碘遇到淀粉變藍，部分氯氣與水反應(yīng)生成次氯酸，次氯酸具有漂白性，所以看到現(xiàn)象為：先變藍后褪色；
故答案為：先變藍后褪色；
④濃鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，為防止對實驗造成干擾，在A、B裝置之間依次連接盛有飽和食鹽水和濃硫酸的洗氣瓶，分別出去氯氣和水蒸氣；
故答案為：在A、B裝置之間依次連接盛有飽和食鹽水和濃硫酸的洗氣瓶；
（5）將Cl₂通入NaOH溶液中，反應(yīng)得到NaClO、NaClO₃的混合溶液，ClO^-與ClO₃^-的濃度之比為1：3，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子數(shù)目相等，
則發(fā)生反應(yīng)為：10Cl₂+20NaOH═NaClO+3NaClO₃+16NaCl+H₂O，
則Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)時被氧化的氯原子與被還原的氯原子的物質(zhì)的量之比為（1+3）：16=1：4，
故答案為：1：4．

點評 本題以氯氣的制備為載體，考查了氯氣制備原理、氯氣、氯水的性質(zhì)，明確制備原理及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生分析實驗?zāi)芰Γ�題目難度中等．