Question

9．為驗證氯氣與水反應的產物并以純凈干燥的氯氣為原料制取FeCl₃，某同學設計了如圖實驗裝置，A中所用試劑MnO₂固體和濃鹽酸．

（1）為達到實驗目的，反應裝置中空白部分所連接的試劑瓶從左到右順序為CBDE或CDBE．
（2）裝置B中的現(xiàn)象是白色沉淀；結論是氯氣與水反應生成氯離子或鹽酸．
裝置D中的現(xiàn)象是先變紅后褪色；結論是氯氣與水反應有次氯酸生成．
（3）該裝置存在安全隱患和環(huán)境污染，請在答卷的裝置圖上加以改進并注明所用試劑．
（4）實驗室中還可以采用反應KClO₃+6HCl=KCl+3Cl₂↑+3H₂O快速制取氯氣，請分析：
若反應中有6mol還原劑被氧化，則反應中轉移電子的物質的量為6mol．

Answer 1

分析 （1）氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，驗證氯氣與水反應的產物，可通過驗證產物有氯離子或鹽酸和次氯酸的漂白性進行，制備氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，應先除氯化氫，后驗證氯氣與水反應的產物，最后干燥并以純凈干燥的氯氣為原料制取FeCl₃，氯化氫極易溶于飽和食鹽水而氯氣不易溶于水；
（2）氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，鹽酸和硝酸銀發(fā)生復分解反應生成白色氯化銀沉淀，氯氣和水反應生成的次氯酸具有氧化性和酸性，能使紫色石蕊先變紅后褪色；
（3）氯氣有毒，從環(huán)保角度考慮，要把有毒尾氣處理掉，F(xiàn)eCl₃易潮解不能用溶液吸收尾氣；
（4）由KClO₃+6HCl（濃）═KCl+3Cl₂↑+3H₂O可知，氯酸鉀中Cl元素化合價由+5價變?yōu)?價、HCl中Cl元素化合價由-1價變?yōu)?價，所以氯酸鉀是氧化劑、部分氯化氫是還原劑，還原劑被氧化，根據(jù)6molHCl中，5molHCl中Cl元素化合價由-1價變?yōu)?價解答．

解答 解：（1）該實驗目的有：①驗證氯氣與水反應的產物；②以純凈干燥的氯氣為原料制取FeCl₃，實驗室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣和水，MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，濃鹽酸有揮發(fā)性，所以制備氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，為達到實驗目的，反應裝置中空白部分應先除氯化氫，氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，食鹽水中含有氯離子，能抑制氯氣的溶解，所以要想除去氯氣中的氯化氫應飽和食鹽水（裝置C），后進行實驗，可先驗證產物中有鹽酸（裝置B或D），最后用濃硫酸干燥（裝置E），為實驗②作準備，
故答案為：CBDE或CDBE；
（2）氯氣和水反應：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，鹽酸、次氯酸都具有酸性，鹽酸含有氯離子，次氯酸具有漂白性，檢驗Cl^-時，用硝酸銀與Cl^-生成氯化銀沉淀，但能與硝酸銀生沉淀的還有CO₃^2-所以用稀HNO₃排除CO₃^2-，通過裝置B中的硝酸酸化的硝酸銀溶液：HCl+AgNO₃=AgCl↓+HNO₃，產生白色沉淀，通過裝置D中的紫色石蕊試液，先變紅后褪色是由于酸使紫色的石蕊試液變紅，次氯酸具有氧化性，使紫色石蕊試液褪色，
故答案為：白色沉淀；氯氣與水反應生成氯離子或鹽酸；先變紅后褪色；氯氣與水反應有次氯酸生成；
（3）氯氣有毒，該裝置未設計尾氣處理裝置，F(xiàn)eCl₃易吸水潮解，故需要在制取氯化鐵裝置之后連一個固體吸收氯氣尾氣裝置，可用堿性固體堿石灰，既能吸收為其又能防止水分進入制取氯化鐵的裝置，
故答案為：

（4）由反應KClO₃+6HCl=KCl+3Cl₂↑+3H₂O可知，6molHCl中，5molHCl中Cl元素化合價由-1價變?yōu)?價，作還原劑被氧化，1molHCl中Cl元素化合價不變?yōu)樗�，轉移電子5mol，
若反應中有6mol還原劑被氧化，則轉移電子數(shù)為6mol，
故答案為：6．

點評 本題以制取氯化鐵粉末為載體，考查對實驗方案設計評價，關鍵理清實驗原理和目的及各裝置的作用，題目綜合性較強，題目難度中等．