Question

5．氯氣在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛．
實(shí)驗(yàn)室可用MnO₂與濃鹽酸反應(yīng)制取，反應(yīng)原理如下：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
（1）若制得標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L Cl₂，則被氧化的HCl為1mol．
（2）多余的氯氣可用NaOH溶液吸收，反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．工業(yè)上也可用MnSO₄溶液吸收氯氣，獲得Mn₂O₃，Mn₂O₃廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、印染工業(yè)等領(lǐng)域．請寫出該化學(xué)反應(yīng)的離子方程式2Mn²⁺+Cl₂+3H₂O═Mn₂O₃+6H⁺+2Cl^-．
（3）海底蘊(yùn)藏著豐富的錳結(jié)核礦，其主要成分是MnO₂．1991年由Allen等人研究，用硫酸淋洗后使用不同的方法可制備純凈的MnO₂，其制備過程如圖所示：

①步驟I中，試劑甲必須具有的性質(zhì)是b（填序號）．
a． 氧化性b．還原性c．酸性
②步驟Ⅲ中，以NaClO₃為氧化劑，當(dāng)生成0.050mol MnO₂時，消耗0.10mol•L^-1 的NaClO₃溶液200mL，該反應(yīng)的離子方程式為2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺．
（4）用100mL 12.0mol•L^-1的濃鹽酸與足量MnO₂混合后，加熱，反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣物質(zhì)的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于0.30mol，請你分析可能的原因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸濃度減小，反應(yīng)終止．

Answer 1

分析 本題考查氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備原理的分析及用NaOH溶液或MnSO₄溶液吸收尾氣，另外還探究了MnO₂的不同制法，具體是將+2價錳選用氧化劑或通過電解的方法進(jìn)行氧化得到，重點(diǎn)考查的通過離子方程式討論反應(yīng)原理；
（1）n（Cl₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算；
（2）氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；可用MnSO₄溶液吸收氯氣，獲得Mn₂O₃，結(jié)合質(zhì)量守恒、電子守恒和電荷守恒可寫出此反應(yīng)的離子方程式；
（3）①步驟I中，Mn元素的化合價由+4價降低為+2價；
②步驟Ⅲ中，以NaClO₃為氧化劑，當(dāng)生成0.050mol MnO₂時，消耗0.10mol•L^-1 的NaClO₃溶液200mL，利用電子守恒確定還原產(chǎn)物，以此書寫離子反應(yīng)．
（4）根據(jù)稀鹽酸與二氧化錳不反應(yīng)進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）n（Cl₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，由方程式可知，當(dāng)有0.5mol氯氣生成時，有1molHCl被氧化，故答案為：1；
（2）氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，離子反應(yīng)方程式為Cl₂+2OH^?=Cl^-+ClO^-+H₂O，MnSO₄溶液吸收氯氣，生成Mn₂O₃，氯氣被還原為Cl^-，離子方程式為 2Mn²⁺+Cl₂+3H₂O═Mn₂O₃+6H⁺+2Cl^-，故答案為：Cl₂+2OH^?=Cl^-+ClO^-+H₂O；2Mn²⁺+Cl₂+3H₂O═Mn₂O₃+6H⁺+2Cl^-；
（3）①步驟I中，Mn元素的化合價由+4價降低為+2價，則試劑甲應(yīng)具有還原性，故答案為：b；
②步驟Ⅲ中，以NaClO₃為氧化劑，當(dāng)生成0.050mol MnO₂時，消耗0.10mol•L^-1 的NaClO₃溶液200mL，設(shè)還原產(chǎn)物中Cl的化合價為x，則由電子守恒可知，0.05mol×（4-2）=0.1mol/L×0.2L×（5-x），解得x=0，即生成氯氣，則離子反應(yīng)為2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺，故答案為：2ClO₃^-+5Mn²⁺+4H₂O=5MnO₂+Cl₂↑+8H⁺；
（4）用100mL12.0mol•L^-1的濃鹽酸與足量MnO₂混合后，加熱，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸的濃度逐漸降低，還原性逐漸減弱，則生成的氯氣的物質(zhì)的量小于0.30mol，故答案為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸濃度減小，反應(yīng)終止．

點(diǎn)評 本題以氯氣及其化合物的性質(zhì)考查氧化還原反應(yīng)，明確信息及流流程中Mn元素的化合價變化、電子守恒即可解答，題目難度中等．