Question

4．實驗室中所用少量氯氣是用下列方法制取：
4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O
試回答下列問題：
（1）該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，請指出MnO₂是氧化劑，HCl是還原劑，寫出該反應(yīng)的離子方程式4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O．
（2）集氣瓶A中盛裝的是飽和食鹽水（注：氯氣在飽和食鹽水中溶解度很小，而氯化氫在飽和食鹽水中的溶解度則很大），其作用是吸收揮發(fā)出來的HCl．
（3）氯氣有毒，并有劇烈的刺激性，若吸入大量氯氣，可中毒死亡，所以氯氣尾氣直接排入大氣中，會污染環(huán)境．實驗室中可采用NaOH溶液來吸收有毒的氯氣．反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O．
（4）將足量氯氣溶于水制成的飽和氯水呈淺黃綠色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl₂+H₂O?HCl+HClO，由于其見光易分解，因此需保存在棕色瓶中．取少量新制氯水滴在藍(lán)色石蕊試紙上，試紙先變紅后褪色，說明氯水具有的性質(zhì)是酸性和漂白性（或酸性和氧化性）．向氯水中滴加經(jīng)稀硝酸酸化的硝酸銀溶液后產(chǎn)生的現(xiàn)象為生成白色沉淀，說明氯水中存在的微粒為Cl^-．

Answer 1

分析 實驗室用加熱濃鹽酸與二氧化錳方法制取氯氣，濃鹽酸易揮發(fā)，制取的氯氣中含有氯化氫，通過盛有飽和食鹽水的洗氣瓶分別除去氯化氫，氯氣密度大于空氣密度，應(yīng)選擇向上排空氣法收集，氯氣有毒，直接排放能夠引起空氣污染，氯氣能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，可以用氫氧化鈉溶液吸收過量的氯氣．
（1）該反應(yīng)中Cl元素化合價由-1價變?yōu)?價、Mn元素化合價由+4價變?yōu)?2價，失電子的物質(zhì)是還原劑；
（2）濃鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有氯化氫雜質(zhì)；
（3）氯氣有毒，能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，可以用氫氧化鈉溶液吸收過量的氯氣；
（4）新制氯水中存在Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，所含分子只有Cl₂和H₂O、HClO分子，所含的離子只有H⁺、Cl^-、ClO^-和OH^-，結(jié)合對應(yīng)微粒的性質(zhì)解答該題．

解答 解：實驗室用加熱濃鹽酸與二氧化錳方法制取氯氣，濃鹽酸易揮發(fā)，制取的氯氣中含有氯化氫，通過盛有飽和食鹽水的洗氣瓶分別除去氯化氫，氯氣密度大于空氣密度，應(yīng)選擇向上排空氣法收集，氯氣有毒，直接排放能夠引起空氣污染，氯氣能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，可以用氫氧化鈉溶液吸收過量的氯氣．
（1）由方程式可知，反應(yīng)中-1價氯元素化合價升高為氯氣中0價，二氧化錳中+4價錳元素化合價降低為+2價，存在化合價升降為氧化還原反應(yīng)，氯化氫為還原劑，二氧化錳為氧化劑，反應(yīng)實質(zhì)：酸性環(huán)境下二氧化錳氧化氯離子生成氯氣，本身被還原為二價錳離子，離子方程式為4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂；HCl；4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O；
（2）濃鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有氯化氫雜質(zhì)，結(jié)合氯氣在飽和食鹽水中溶解度很小，而氯化氫在飽和食鹽水中的溶解度則很大，所以可以用盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除去氯氣中的氯化氫；
故答案為：吸收揮發(fā)出來的HCl；
（3）氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O，故答案為：NaOH；2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O；
（4）將足量氯氣溶于水制成的飽和氯水呈淺黃綠色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl₂+H₂O?HCl+HClO，由于其見光易分解，因此需保存在棕色瓶中，氯水含有鹽酸和次氯酸，溶液呈酸性，存在大量的H⁺，則pH＜7，向pH試紙上滴加新制氯水，溶液呈酸性，則先變紅，但由于次氯酸具有漂白性，則最終試紙褪色，向氯水中滴加經(jīng)稀硝酸酸化的硝酸銀溶液，由于溶液中含有Cl^-，則生成AgCl沉淀，
故答案為：淺黃綠；Cl₂+H₂O?HCl+HClO；棕色；酸性和漂白性（或酸性和氧化性）；生成白色沉淀；Cl^-．

點評 本題以氯氣的實驗室制法來考查物質(zhì)的性質(zhì)以及制備實驗的設(shè)計與評價，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗?zāi)芰Φ目疾�，明確實驗原理、裝置的作用、利用元素的化合價分析氧化還原反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，難度不大．