Question

1．實驗室常用強氧化劑（如KMnO₄、KClO₃、MnO₂等）氧化濃鹽酸的方法來制備氯氣．某研究性學習小組欲探究用Na₂O₂與濃鹽酸制備并檢驗氯氣，供選用的實驗試劑及裝置如下（部分導管、蒸餾水略去）．

I．寫出制取氯氣的化學方程式或離子方程式：
①MnO₂與濃鹽酸制取氯氣的離子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
②Na₂ O₂與濃鹽酸制備氯氣的化學方程式Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O．
Ⅱ．完成用Na₂O₂與濃鹽酸制備氯氣的有關(guān)問題：
（1）下列裝置組合最合理的是D（填序號，需考慮實驗結(jié)束撤除裝置時殘留有害氣體的處理）．

組合	制備裝置	凈化裝置	檢驗裝置/-試劑	尾氣處理裝置
A	③	②	⑦/e	⑤
B	③⑥	①	⑧/g	①
C	④	①	⑤/e	②
D	④⑥	⑤	⑧/g	①

（2）尾氣經(jīng)處理后仍有較多氣體排出，其主要原因用化學方程式表示為2Na₂O₂+2H2O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑）
（3）某小組成員建議用雙氧水代替過氧化鈉進行實驗更好，請你給出兩條合適的理由：
①Na₂O₂能與水反應，會使原料的利用率降低，
②雙氧水比Na₂O₂更經(jīng)濟．
（4）你是否同意將Na₂O₂與濃鹽酸的反應作為實驗室制備氯氣的方法之一？否（填“是”或“否”）；理由是產(chǎn)物不純且難以分離．

Answer 1

分析 I．①在加熱條件下，二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水；
②過氧化鈉具有強氧化性，能把濃鹽酸氧化為氯氣，同時自身被還原成水，再結(jié)合原子守恒寫出反應方程式；
II．（1）根據(jù)反應物的性質(zhì)選取反應裝置，根據(jù)氣體的成分及性質(zhì)選取洗氣裝置，根據(jù)實驗目的選取檢驗裝置，根據(jù)氯氣的性質(zhì)選取尾氣處理裝置；
（2）根據(jù)過氧化鈉的性質(zhì)分析；
（3）從原料的利用率、成本、過氧化鈉的性質(zhì)及生成氣體的性質(zhì)來分析；
（4）用過氧化鈉和濃鹽酸反應制取的氣體成分及分離的難易程度分析．

解答 解：I．①在加熱條件下，二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水，其反應的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
②過氧化鈉有強氧化性能把濃鹽酸氧化生成氯氣，同時自身被還原生成水，結(jié)合原子守恒寫出其反應方程式為：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O；
II．（1）用過氧化鈉和濃鹽酸制取氯氣，反應物狀態(tài)是固液混合，所以盛放液體用分液漏斗，易控制流量，濃鹽酸揮發(fā)性較強，所以要采用密封裝置，防止其揮發(fā)，利用產(chǎn)生氣體的壓強時鹽酸流下，所以反應裝置選④⑥；
濃鹽酸具有揮發(fā)性，所以產(chǎn)生的氣體中含有氯化氫，用飽和食鹽水洗氣，為防止洗氣瓶內(nèi)壓強過大，應有一個緩沖裝置，故選⑤；
用淀粉碘化鉀溶液檢驗氯氣，故選⑧；
氯氣有毒不能直接排空，應該用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，且尾氣量較少，不需要緩沖裝置即可，故選①，
故答案為：D；
（2）過氧化鈉極易和水反應生成氧氣，過氧化鈉也能把濃鹽酸氧化生成氯氣，自身發(fā)生氧化還原反應生成氧氣，所以制取的氣體中可能含有氧氣，反應方程式為：2Na₂O₂+2H2O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑），
故答案為：2Na₂O₂+2H2O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑）；
（3）從原料的利用率、成本、過氧化鈉的性質(zhì)及生成氣體的性質(zhì)來來考慮，所以其理由是：①Na₂O₂能與水反應，會使原料的利用率降低； ②雙氧水比Na₂O₂更經(jīng)濟；③產(chǎn)生等量的Cl2，用雙氧水消耗的鹽酸的量少；④Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH能與鹽酸反應；⑤Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH吸收了Cl₂，
故答案為：①Na₂O₂能與水反應，會使原料的利用率降低； ②雙氧水比Na₂O₂更經(jīng)濟；③產(chǎn)生等量的Cl₂，用雙氧水消耗的鹽酸的量少；④Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH能與鹽酸反應；⑤Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH吸收了Cl₂；
（4）過氧化鈉具有強氧化性，能把濃鹽酸氧化生成氯氣，自身被還原生成氧氣，且過氧化鈉和水反應也生成氧氣，氯氣和氧氣混合后不易分離，所以得不到較純凈的氯氣，
故答案為：否；產(chǎn)物不純且難以分離．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計，要根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來設(shè)計實驗，注意把握過氧化鈉的性質(zhì)，設(shè)計實驗時要遵循“可行性、科學性、經(jīng)濟性、環(huán)保性”規(guī)律，題目難度中等．