Question

（1）實驗室常用MnO₂與濃鹽酸反應制備Cl₂（發(fā)生裝置如圖1所示）
①制備實驗開始時，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是

 

（填序號）．
a．往燒瓶中加入MnO₂粉末
b．加熱
c．往燒瓶中加入濃鹽酸
②圖2中收集Cl₂的正確裝置是

 

（填序號）．
③將Cl₂通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯離子有

 

．
④設(shè)計實驗比較Cl₂和Br₂的氧化性，操作與現(xiàn)象是：取少量新制氯水和CCl₄于試管中，

 

．
（2）能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl₂是將電能轉(zhuǎn)化為化學能，而原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能，設(shè)計甲、乙兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率．限選材料：ZnSO₄（aq），F(xiàn)eSO₄（aq），CuSO₄（aq）；銅片，鐵片，鋅片和導線．
①完成原電池甲的裝置示意圖（見圖3），并作相應標注．要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素．
②以銅片為電極之一，CuSO₄（aq）為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極

 

．
③甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是

 

（填“甲”或“乙”），其原因是

 

．
（3）根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在（2）的材料中應選

 

作陽極．

Answer 1

考點：氯氣的實驗室制法,原電池和電解池的工作原理

專題：實驗題,電化學專題

分析：（1）①依據(jù)反應物及制取氣體的操作步驟分析解答；
②A．裝置A的集氣瓶的瓶塞為單導氣管，無法收集氯氣；
B．氯氣的密度大于空氣，應該采用向上排空氣法；
C．氯氣密度比空氣密度大，需要采用向上排空氣法，氯氣能夠與氫氧化鈉溶液反應，可以用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣；
D．氯氣與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，無法收集氯氣．
③氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸；依據(jù)平衡狀態(tài)各物質(zhì)性質(zhì)分析判斷；
④溴的四氯化碳顯橙紅色，氯氣有強的氧化性能從溴化鈉溶液中置換出溴，反應方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl；
（2）①依據(jù)原電池原理和鹽橋的作用，在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，設(shè)計不同的電極為銅和鋅，電解質(zhì)溶液為硫酸銅和硫酸鋅溶液；
②以銅片為電極之一，CuSO₄（aq）為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，則另一電極應比銅活潑做負極；
③從電硫穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化徹底，反應速率快等分析判斷；
（3）牲陽極的陰極保護法原理是原電池中把被保護的金屬設(shè)計成正極，另一活潑的金屬做負極．

解答： 解：（1）①檢查裝置氣密性后，先加入固體，再加入液體：濃鹽酸，然后加熱；
故答案為：acb；
②A．集氣瓶應該用雙導氣管的瓶塞，無法利用各裝置收集氯氣，故A錯誤；
B．氯氣的密度大于空氣，收集時應該采用向上排空氣法，圖示裝置應該采用短進長出方式，故B錯誤；
C．氯氣密度可以空氣，應該使用長進短出的方式收集氯氣，氯氣能夠與氫氧化鈉溶液反應，可以用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，故C正確；
D．氫氧化鈉溶液能夠與氯氣發(fā)生反應，該裝置無法收集到氯氣，故D錯誤；
故答案為：C；
③將Cl₂通入水中，發(fā)生反應Cl₂+H₂O=HCl+HClO，次氯酸部分電離成氫離子和次氯酸根離子，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子為Cl₂、HClO、ClO^-；
故答案為：Cl₂、HClO、ClO^-；
④氯氣有強的氧化性能從溴化鈉溶液中置換出溴，溴的四氯化碳溶液顯橙紅色，取少量新制氯水和CCl₄于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加溴化鈉溶液、振蕩使其充分反應，靜置．發(fā)現(xiàn)溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，下層溶液變?yōu)槌燃t色，反應方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl，
故答案為：用膠頭滴管向試管中滴加溴化鈉溶液、振蕩使其充分反應，靜置，發(fā)現(xiàn)溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，下層溶液變?yōu)槌燃t色；
（2）①在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，如圖示設(shè)計原電池，鋅做負極，銅做正極，原電池的甲裝置示意圖為：
故答案為：；
②以銅片為電極之一，CuSO_4（aq）為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，依據(jù)原電池反應的原理，需要選用比銅活潑的鋅做負極，下層原電池，負極發(fā)生氧化反應，Zn-2e^-=Zn²⁺，鋅溶解，故答案為：電極逐漸溶解變細；
③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是甲，因為甲可以保持電流穩(wěn)定，化學能基本都轉(zhuǎn)化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發(fā)生置換反應，部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，故答案為：甲，甲可以保持電流穩(wěn)定，化學能基本都轉(zhuǎn)化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發(fā)生置換反應，部分能量轉(zhuǎn)化為熱能；
（3）根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理，是原電池原理的應用，利用被保護的金屬做正極被保護選擇，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，應選擇比鐵活潑的金屬做負極，在電池內(nèi)電路為陽極，稱為犧牲陽極的陰極保護法，材料中選擇鋅做陽極，故答案為：鋅片．

點評：本題考查了氯氣制備方法，氣體收集方法，離子檢驗試驗設(shè)計，原電池裝置設(shè)計，鹽橋的作用分析應用，金屬保護的方法和名稱，題目難度中等．