Question

2．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖1實(shí)驗(yàn)裝置（夾持裝置略去）制備氯氣并探究氯氣的相關(guān)性質(zhì)．D裝置為分液漏斗形狀，低進(jìn)高出．

       圖1
（1）若A裝置中固體藥品為MnO₂，寫出其離子反應(yīng)方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；若A裝置中固體藥品為KC1O₃，則反應(yīng)中每生成1mol Cl₂時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為1.67N_A或5N_A/3．
（2）裝置B的作用是除去HCl氣體和貯存少量C1₂，若C處發(fā)生了堵塞，則B中的現(xiàn)象長頸漏斗內(nèi)的液面上升，瓶內(nèi)液面下降．
（3）裝置C的作用是驗(yàn)證氯氣是否具有漂白性，I處是濕潤的有色布條，則II、III處應(yīng)加入的物質(zhì)分別是無水CaC1₂和干燥的紅布條．
（4）設(shè)計(jì)裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性，但是有同學(xué)認(rèn)為該設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)密，他的理由可能是可能會(huì)有C1₂溶于水中，請(qǐng)用化學(xué)方程式說明裝置F的作用C1₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O．
（5）甲同學(xué)提出，裝置F中的試劑可改用足量的Na₂SO₃溶液，乙同學(xué)認(rèn)真思考后認(rèn)為此方法有可行性，但存在有一定的危險(xiǎn)．請(qǐng)用離子方程式解釋Na₂SO₃溶液吸收C1₂和存在一定危險(xiǎn)的原因C1₂+SO₃^2-+H₂O=2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺；2H⁺+SO₃^2-=H₂O+SO₂↑．
（6）向NaOH溶液中通入一定量的Cl₂單質(zhì)，兩者恰好完全反應(yīng)，生成物中有三種含有Cl元素的離子，其中兩種離子ClO^-和ClO₃^-的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間的曲線如圖2所示．請(qǐng)寫出t₂時(shí)刻反應(yīng)的總化學(xué)反應(yīng)方程式
5C1₂+l0NaOH=7NaCl+2NaClO+NaC1O₃+5H₂O．
               圖2．

Answer 1

分析 在加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳在A中反應(yīng)生成氯氣，濃鹽酸具有揮發(fā)性，導(dǎo)致生成的氯氣中含有HCl，用飽和食鹽水除去氯氣中HCl，氯氣沒有漂白性但次氯酸沒有漂白性，氯氣和溴化鈉反應(yīng)生成溴，溴能和KI反應(yīng)生成碘單質(zhì)，氯氣有毒不能排空，應(yīng)該用NaOH溶液處理尾氣；
（1）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯氣；和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：KClO₃+6HCl=KCl+3Cl₂↑+3H₂O，根據(jù)氯氣和轉(zhuǎn)移電子之間關(guān)系式計(jì)算；
（2）飽和食鹽水能抑制氯氣溶解且能溶解氯化氫，該裝置還能貯存少量氯氣；
C裝置發(fā)生堵塞會(huì)導(dǎo)致B中壓強(qiáng)增大；
（3）要驗(yàn)證氯氣沒有漂白性，應(yīng)該用干燥劑干燥氯氣然后用干燥的紅色布條檢驗(yàn)；
（4）氯氣也能氧化碘離子生成碘；有毒的氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成無毒物質(zhì)；
（5）氯氣和亞硫酸鈉反應(yīng)生成鹽酸和硫酸鈉，但鹽酸能和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫；
（6）根據(jù)圖知，t₂時(shí)刻n（ClO₃^-）=0.1mol、n（ClO^-）=0.2mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得n（Cl^-）=$\frac{0.1×5+0.2×1}{1}$=0.7mol，根據(jù)Cl原子守恒得n（C1₂）=$\frac{1}{2}$[n（ClO₃^-）+n（ClO^-）+n（Cl^-）]=1mol，則C1₂、NaCl、NaClO、NaC1O₃的物質(zhì)的量之比為5：7：2：1，再結(jié)合原子守恒配平方程式．

解答 解：在加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳在A中反應(yīng)生成氯氣，濃鹽酸具有揮發(fā)性，導(dǎo)致生成的氯氣中含有HCl，用飽和食鹽水除去氯氣中HCl，氯氣沒有漂白性但次氯酸沒有漂白性，氯氣和溴化鈉反應(yīng)生成溴，溴能和KI反應(yīng)生成碘單質(zhì)，氯氣有毒不能排空，應(yīng)該用NaOH溶液處理尾氣；
（1）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯氣，離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：KClO₃+6HCl=KCl+3Cl₂↑+3H₂O，反應(yīng)生成3molCl₂，轉(zhuǎn)移電子5mol，則反應(yīng)中每生成1mol Cl₂時(shí)轉(zhuǎn)移電子個(gè)數(shù)為1.67N_A或5N_A/3，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O；1.67N_A或5N_A/3；
（2）飽和食鹽水能抑制氯氣溶解且能溶解氯化氫，該裝置還能貯存少量氯氣，所以B裝置作用是除去HCl氣體、貯存少量C1₂；
C裝置發(fā)生堵塞會(huì)導(dǎo)致B中壓強(qiáng)增大，長頸漏斗內(nèi)的液面上升，瓶內(nèi)液面下降，
故答案為：除去HCl氣體；貯存少量C1₂；長頸漏斗內(nèi)的液面上升，瓶內(nèi)液面下降；
（3）要驗(yàn)證氯氣沒有漂白性，應(yīng)該用干燥劑干燥氯氣然后用干燥的紅色布條檢驗(yàn)，則II、III處加入的物質(zhì)為無水CaC1₂和干燥的紅布條，故答案為：無水CaC1₂；干燥的紅布條；
（4）將氯氣通入溴化鈉溶液中，導(dǎo)致溶液中可能含有氯氣，
氯氣也能氧化碘離子生成碘，導(dǎo)致干擾實(shí)驗(yàn)；有毒的氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成無毒物質(zhì)，反應(yīng)方程式為C1₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
故答案為：可能會(huì)有C1₂溶于水中；C1₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
（5）氯氣和亞硫酸鈉反應(yīng)生成鹽酸和硫酸鈉，但鹽酸能和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫，離子方程式為C1₂+SO₃^2-+H₂O=2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺、2H⁺+SO₃^2-=H₂O+SO₂↑，
故答案為：C1₂+SO₃^2-+H₂O=2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺；2H⁺+SO₃^2-=H₂O+SO₂↑；
（6）根據(jù)圖知，t₂時(shí)刻n（ClO₃^-）=0.1mol、n（ClO^-）=0.2mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得n（Cl^-）=$\frac{0.1×5+0.2×1}{1}$=0.7mol，根據(jù)Cl原子守恒得n（C1₂）=$\frac{1}{2}$[n（ClO₃^-）+n（ClO^-）+n（Cl^-）]=1mol，則C1₂、NaCl、NaClO、NaC1O₃的物質(zhì)的量之比為5：7：2：1，再結(jié)合原子守恒配平方程式為5C1₂+l0NaOH=7NaCl+2NaClO+NaC1O₃+5H₂O，
故答案為：5C1₂+l0NaOH=7NaCl+2NaClO+NaC1O₃+5H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及氣體制備、除雜、干燥、尾氣處理及氧化還原反應(yīng)，明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（6）題有關(guān)計(jì)算，題目難度中等．