Question

5．如圖是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣并進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)的裝置（夾持及加熱儀器已略）．

（1）制備氯氣選用的藥品為固體二氧化錳和濃鹽酸，則相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl₂中混有的HCl；同時(shí)裝置B亦是安全瓶，監(jiān)測實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)C中是否發(fā)生堵塞，請寫出發(fā)生堵塞時(shí)B中的現(xiàn)象B中長頸漏斗中有水柱上升．
（2）裝置C的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證氯氣是否具有漂白性，為此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入d．

	a	b	c	d
Ⅰ	干燥的有色布條	干燥的有色布條	濕潤的有色布條	濕潤的有色布條
Ⅱ	堿石灰	硅膠	濃硫酸	無水氯化鈣
Ⅲ	濕潤的有色布條	濕潤的有色布條	干燥的有色布條	干燥的有色布條

（3）設(shè)計(jì)裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱．當(dāng)向D中緩緩?fù)ㄈ肷倭柯葰鈺r(shí)，可以看到無色溶液逐漸變?yōu)辄S（橙黃、橙色、橙紅等）色，打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩．觀察到的現(xiàn)象是E中溶液分為兩層，上層（苯層）為紫紅色．
（4）裝置F中用足量的NaOH溶液吸收余氯，試寫出相應(yīng)的離子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（5）如果將過量二氧化錳與20mL 12mol•L^-1的濃鹽酸混合加熱，充分反應(yīng)后生成的氯氣小于0.06mol．（填“大于”“小于”“等于”），若有17.4g的MnO₂被還原，則被氧化的HCl的質(zhì)量為14.6g．

Answer 1

分析 （1）二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；制取的氯氣中含有氯化氫雜質(zhì)，依據(jù)氯氣和氯化氫氣體的性質(zhì)選擇合適的除雜劑，結(jié)合裝置中氣體壓強(qiáng)變化分析現(xiàn)象；
（2）驗(yàn)證氯氣是否具有漂白性，要驗(yàn)證干燥氯氣無漂白性，濕潤的有色布條中，氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸具有漂白性；
（3）氯氣的氧化性強(qiáng)于溴，溴的氧化性強(qiáng)于碘，據(jù)此解答；
（4）氯氣有毒，直接排放容易造成空氣污染，氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，可以被氫氧化鈉吸收；
（5）過量二氧化錳與鹽酸反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行濃鹽酸變?yōu)橄←}酸不再生成氯氣；根據(jù)二氧化錳和作還原劑的HCl之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：（1）二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；制取的氯氣中含有氯化氫雜質(zhì)，氯化氫易溶于水，氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，選擇飽和食鹽水吸收氯氣中的氯化氫，裝置B亦是安全瓶，監(jiān)測實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)C中是否發(fā)生堵塞，發(fā)生堵塞時(shí)B中的，壓強(qiáng)增大，B中長頸漏斗中液面上升，形成水柱；
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O； 除去Cl₂中混有的HCl；B中長頸漏斗中有水柱上升；      
（2）裝置C的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證氯氣是否具有漂白性，驗(yàn)證氯氣是否具有漂白性，要驗(yàn)證干燥氯氣無漂白性，濕潤的有色布條中，氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸具有漂白性，選項(xiàng)中abc的Ⅱ中都是干燥劑，再通入濕潤的有色布條不能驗(yàn)證氯氣的漂白性，所以C中I、II、III依次放入濕潤的有色布條、無水氯化鈣、干燥的有色布條，所以選d；
故答案為：d；    
（3）D中是溴化鈉，當(dāng)向D中緩緩?fù)ㄈ肷倭柯葰鈺r(shí)，氯氣和溴化鈉反應(yīng)生成溴單質(zhì)，可以看到無色溶液逐漸變?yōu)辄S，所以現(xiàn)象為：溶液從無色變化為橙色；
溴單質(zhì)的氧化性強(qiáng)于碘單質(zhì)，溴單質(zhì)和碘化鉀反應(yīng)生成碘單質(zhì)，碘單質(zhì)溶于苯呈紫紅色，振蕩．觀察到的現(xiàn)象是：E中溶液分為兩層，上層（苯層）為紫紅色；
故答案為：黃（橙黃、橙色、橙紅等）； E中溶液分為兩層，上層液體顯紫紅色；
（4）氯氣有毒，直接排放容易造成空氣污染，氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，可以被氫氧化鈉吸收，反應(yīng)的離子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（5）如果將過量的二氧化錳與20mL、12 mol•L^-1的鹽酸混合加熱，隨反應(yīng)進(jìn)行濃鹽酸變?yōu)橄←}酸不再生成氯氣，充分反應(yīng)生成氯氣的物質(zhì)的量小于0.06mol；17.4gMnO₂的物質(zhì)的量=$\frac{17.4g}{87g/mol}$=0.2mol，反應(yīng)中二氧化錳和被氧化的HCl的物質(zhì)的量之比為1：2，有0.2mol二氧化錳參加反應(yīng)，則有0.4molHCl被氧化，質(zhì)量為0.4mol×36.5g/mol=14.6g；
故答案為：小于；14.6g．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的制備，為高頻考點(diǎn)，把握氯氣的性質(zhì)、制法、裝置的作用及氧化還原反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵，注意同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，題目難度中等．