Question

9．實驗室在沒有濃鹽酸情況下，常用濃硫酸、食鹽和二氧化錳在加熱條件下制取氯氣，反應方程式為：2NaCl+3H₂SO₄（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaHSO₄+MnSO₄+Cl₂↑+2H₂O．某研究性學習小組在查閱相關資料時發(fā)現(xiàn)二氧化錳與濃硫酸在加熱條件下可產(chǎn)生氧氣，反應方程式為：2MnO₂+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnSO₄+O₂↑+2H₂O．

（1）請從上圖中選用所需的儀器（儀器可重復使用）組成一套驗證氯水的酸性、氧化性及漂白性的實驗裝置，同時證明制氯氣過程中產(chǎn)生了O₂．現(xiàn)提供以下藥品：MnO₂、濃硫酸、食鹽、石蕊試液、酚酞試液、淀粉-KI溶液、堿石灰、蒸餾水．將所用儀器的序號按連接順序由上至下依次填入下表，并寫出該儀器中應加試劑的名稱或化學式（劃橫線部分不需要填寫）．

選用的儀器	加入的試劑
A	二氧化錳、濃硫酸、食鹽
D	--

證明有氧氣生成的操作及現(xiàn)象是把D中的導管移出水面，關閉分液漏斗活塞，撤走酒精燈，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管內(nèi)，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣．
（2）實驗持續(xù)進行過程中，觀察到裝有紫色石蕊試液的洗氣瓶中的顏色變化是紫色→紅色→無色→黃綠色．
（3）實驗中觀察到裝有淀粉-KI溶液的洗氣瓶中溶液的顏色由無色變藍色，最后褪色．經(jīng)測定碘最終被氧化成+5價，且溶液呈強酸性．寫出有關溶液顏色變化的化學反應方程式Cl₂+2KI=I₂+2KCl，5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl．

Answer 1

分析 A用于制備氯氣，生成的氯氣含有氯化氫、水，可能含有氧氣，組成一套驗證氯水的酸性、氧化性及漂白性，可先將生成的氣體通過飽和食鹽水，用于除去氯化氫，然后將氣體通過紫色石蕊試液，氯氣和水反應生成鹽酸和具有漂白性的次氯酸，可用于檢驗氯水的酸性和漂白性，之后將氣體通入淀粉-碘化鉀溶液，可檢驗氯氣的氧化性，最后將氣體通過堿石灰，除去氯氣，用排水法收集，如生成氧氣，收集的氣體用帶活性的木條檢驗，以此解答該題．

解答 解：（1）從實驗目的結合所供試劑知，A裝置產(chǎn)生氯氣→飽和食鹽水除去混有的氯化氫（B裝置）→通入石蕊試液檢驗氯氣使紫色石蕊試液變色實驗（B裝置）→通入淀粉碘化鉀溶液驗證氯氣的氧化性比碘單質(zhì)的氧化性強的實驗（B裝置）→通入堿石灰除去氯氣（C裝置）→用向上排空氣法收集氧氣（D裝置），
將D收集的氣體用帶火星的木條檢驗，如果帶火星的木條復燃，則證明是氧氣，操作方法是把D中的導管移出水面，關閉分液漏斗活塞，撤走酒精燈，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管內(nèi)，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣，
故答案為：

選用的儀器	加入的試劑
A	二氧化錳、濃硫酸、食鹽
B	飽和食鹽水
B	紫色石蕊試液
B	淀粉-KI溶液
C	堿石灰
D	--------------------

；把D中的導管移出水面，關閉分液漏斗活塞，撤走酒精燈，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管內(nèi)，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣；
（2）實驗持續(xù)進行過程中，觀察到裝有紫色石蕊試液的洗氣瓶變?yōu)榧t色，但由于次氯酸具有漂白性，溶液變?yōu)闊o色，繼續(xù)通入氯氣，溶液最終變?yōu)辄S綠色，
故答案為：紫色→紅色→無色→黃綠色；
（3）實驗中觀察到裝有淀粉-KI溶液的洗氣瓶中溶液的顏色由無色變藍色，發(fā)生Cl₂+2KI=I₂+2KCl，最后褪色．經(jīng)測定碘最終被氧化成+5價，且溶液呈強酸性，說明生成HIO₃，方程式為5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl，
故答案為：Cl₂+2KI=I₂+2KCl，5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl．

點評 本題考查了氯氣的實驗室制法及性質(zhì)實驗方案的設計，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，明確氯氣的性質(zhì)是解本題關鍵，難點是實驗方案的設計，根據(jù)“發(fā)生裝置、洗氣裝置、檢驗裝置、尾氣處理裝置等”來設計實驗即可，難度中等．