Question

【題目】氯氣在工業(yè)上有著重要的用途，某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)上用氯氣制備無(wú)水氯化鋁(無(wú)水AlCl3遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧)，可用下列裝置制備。

(1) 裝置B中盛放__________溶液，其作用是_________；F中的是______溶液，其作用是_____________。

(2)裝置A實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先_________，接下來(lái)的操作依次是_____________(填序號(hào))。

A．往燒瓶中加入MnO2粉末 B．加熱 C．往燒瓶中加入濃鹽酸

(3)該小組同學(xué)查資料得知：將氯酸鉀固體和濃鹽酸混合也能生成氯氣，同時(shí)有大量ClO2生成；ClO2沸點(diǎn)為10℃，熔點(diǎn)為﹣59℃，液體為紅色；Cl2沸點(diǎn)為﹣34℃，液態(tài)為黃綠色。

①設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Cl2中含有ClO2：收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，若____________，則說(shuō)明Cl2中含有ClO2 。

②將過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)液加入亞氯酸鈉(NaClO2)中可制備ClO2，NaClO2中Cl元素的化合價(jià)是___________，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為________。

③將ClO2通入MnSO4溶液，溶液中可檢測(cè)到Cl-，同時(shí)有黑色MnO2沉淀生成。該反應(yīng)的離子方程式為： ___________。

Answer 1

【答案】飽和食鹽水 除去氯化氫氣體 濃硫酸 防止G中的水蒸氣進(jìn)入E中 檢查裝置氣密性 ACB 氣體顏色變淺，出現(xiàn)紅色液體 +3 1：2 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-

【解析】

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)中用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)生成氯氣，氯氣中有氯化氫、水等雜質(zhì)，先用飽和食鹽水除氯化氫，再用濃硫酸干燥，氯氣與鋁反應(yīng)制得氯化鋁，反應(yīng)的尾氣中有氯氣用氫氧化鈉吸收，為防止氯化鋁與氫氧化鈉溶液中的水蒸汽反應(yīng)，所以在收集裝置和尾氣吸收裝置之間加一干燥裝置F。

（2）裝置A實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先檢查裝置氣密性，裝置A實(shí)驗(yàn)中用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)制取氯氣，應(yīng)先加二氧化錳，再?gòu)姆忠郝┒分屑尤霛恹}酸，再加熱，所以操作順序?yàn)锳CB。

（3）①根據(jù)ClO2沸點(diǎn)為10℃，熔點(diǎn)為﹣59℃，液體為紅色；Cl2沸點(diǎn)為﹣34℃，液態(tài)為黃綠色，為驗(yàn)證Cl2中含有ClO2，收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，若氣體顏色變淺，出現(xiàn)紅色液體，則說(shuō)明Cl2中含有ClO2。

②NaClO2中Na顯+1價(jià)，O顯-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和零，Cl元素的化合價(jià)是+3，根據(jù)信息可知，Cl由+3升高為+4，化合價(jià)升高1，則過(guò)硫酸鈉作氧化劑，過(guò)硫酸鈉中，含有一個(gè)過(guò)氧根，兩個(gè)氧原子各顯-1價(jià)，其余氧原子顯-2價(jià)，硫元素顯+6價(jià)，氧元素由-1價(jià)降低為-2價(jià)，化合價(jià)共降低2，根據(jù)得失電子守恒可知，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2。

③ClO2與MnSO4發(fā)生反應(yīng)生成氯離子和二氧化錳，根據(jù)得失電子守恒配平，結(jié)合元素守恒可知，還有水參與反應(yīng)，生成物還有氫離子，離子方程式為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。

（1）根據(jù)所給的裝置圖可知，裝置A是實(shí)驗(yàn)室利用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)制備氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫和水等雜質(zhì)，所以B裝置中應(yīng)裝飽和食鹽水是為了除去混有的HCl氣體；因?yàn)槁然�鋁易發(fā)生水解，故F應(yīng)該防止水蒸氣進(jìn)入E裝置，所以E裝置中應(yīng)放濃硫酸，而G是吸收反應(yīng)剩余的氯氣，故答案為：飽和食鹽水；除去氯化氫氣體；濃硫酸；防止G中的水蒸氣進(jìn)入E中。

（2）裝置A實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先檢查裝置氣密性，裝置A實(shí)驗(yàn)中用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)制取氯氣，應(yīng)先加二氧化錳，再?gòu)姆忠郝┒分屑尤霛恹}酸，再加熱，所以操作順序?yàn)锳CB，故答案為：檢查裝置氣密性；ACB。

（3）①根據(jù)ClO2沸點(diǎn)為10℃，熔點(diǎn)為﹣59℃，液體為紅色；Cl2沸點(diǎn)為﹣34℃，液態(tài)為黃綠色，為驗(yàn)證Cl2中含有ClO2，收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，若氣體顏色變淺，出現(xiàn)紅色液體，則說(shuō)明Cl2中含有ClO2，故答案為：氣體顏色變淺，出現(xiàn)紅色液體。

②NaClO2中Na顯+1價(jià)，O顯-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和零，Cl元素的化合價(jià)是+3，根據(jù)信息可知，Cl由+3升高為+4，化合價(jià)升高1，則過(guò)硫酸鈉作氧化劑，過(guò)硫酸鈉中，含有一個(gè)過(guò)氧根，兩個(gè)氧原子各顯-1價(jià)，其余氧原子顯-2價(jià)，硫元素顯+6價(jià)，氧元素由-1價(jià)降低為-2價(jià)，化合價(jià)共降低2，根據(jù)得失電子守恒可知，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2，故答案為：+3； 1：2。

③ClO2與MnSO4發(fā)生反應(yīng)生成氯離子和二氧化錳，根據(jù)得失電子守恒配平，結(jié)合元素守恒可知，還有水參與反應(yīng)，生成物還有氫離子，離子方程式為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-，故答案為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。