Question

4．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了模擬工業(yè)流程從濃縮的海水中提取液溴，查閱資料知：Br₂的沸點(diǎn)為59℃，微溶于水，有毒性．設(shè)計(jì)了如下操作步驟及主要實(shí)驗(yàn)裝置（夾持裝置略去）：

①連接A與B，關(guān)閉活塞b、d，打開活塞a、c，向A中緩慢通入至反應(yīng)結(jié)束；
②關(guān)閉a、c，打開b、d，向A中鼓入足量熱空氣；
③進(jìn)行步驟②的同時(shí)，向B中通入足量SO₂：
④關(guān)閉b，打開a，再通過(guò)A向B中緩慢通入足量Cl₂；
⑤將B中所得液體進(jìn)行蒸餾，收集液溴．
請(qǐng)回答：
（1）實(shí)驗(yàn)室中采用固液加熱制備氯氣的化學(xué)方程式為MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）步驟②中鼓入熱空氣的作用為使A中生成的Br₂隨空氣流進(jìn)入B中；
（3）步驟③B中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．
（4）此實(shí)驗(yàn)中尾氣可用c（填選項(xiàng)字母）吸收處理．
a．水    b．濃硫酸    c．NaOH溶液    d．飽和NaCl溶液
（5）步驟⑤中，用如圖所示裝置進(jìn)行蒸餾，收集液溴，將裝置圖中缺少的必要儀器補(bǔ)畫出來(lái)．

（6）若直接連接A與C，進(jìn)行步驟①和②，充分反應(yīng)后，向錐形瓶中滴加稀硫酸，再經(jīng)步驟⑤，也能制得液溴．滴加稀硫酸之前，C中反應(yīng)生成了NaBrO₃等，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑．
（7）與B裝置相比，采用C裝置的優(yōu)點(diǎn)為操作簡(jiǎn)單，污染小．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的反應(yīng)為二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
（2）溴易揮發(fā)，步驟②中鼓入熱空氣把A中生成的溴蒸氣排出到B中；
（3）二氧化硫具有還原性，把單質(zhì)溴還原為溴離子；
（4）溴、氯氣和二氧化硫都有毒，可用堿液吸收；
（5）根據(jù)蒸餾所需儀器回答；由于題干中給出信息Br₂的沸點(diǎn)是59℃，提純溴必須收集59℃時(shí)的餾分，所以控制溫度得到餾分是關(guān)鍵；
（6）根據(jù)題給信息，溴和碳酸鈉反應(yīng)生成了溴化鈉和溴酸鈉，化合價(jià)升降總數(shù)相等和原子守恒配平方程式；
（7）采用C裝置，步驟少，減少了二氧化硫的污染．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的反應(yīng)為二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）溴易揮發(fā)，升高溫度促進(jìn)其揮發(fā)，所以通入熱空氣的目的是吹出Br₂，
故答案為：使A中生成的Br₂隨空氣流進(jìn)入B中；
（3）二氧化硫具有還原性，把單質(zhì)溴還原為溴離子，反應(yīng)的方程式為Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
（4）氯氣不可能完全反應(yīng)，氯氣和溴離子反應(yīng)生成溴單質(zhì)，未反應(yīng)的二氧化硫、氯氣和溴都有毒，不能直接排空，且這幾種物質(zhì)都能和堿反應(yīng)，所以用堿液吸收；
故答案為：c；
（5）蒸餾需要蒸餾燒瓶、冷凝管、酒精燈、溫度計(jì)、牛角管和錐形瓶等；達(dá)到提純溴的目的，操作中應(yīng)控制的關(guān)鍵條件是把溫度控制在溴的沸點(diǎn)59°C，并收集該溫度下的餾分，步驟⑤中，用圖2所示裝置進(jìn)行蒸餾，收集液溴，裝置圖中缺少的必要儀是溫度計(jì)和水浴，將裝置圖中缺少的必要儀器補(bǔ)畫出來(lái)裝置圖為：

故答案為：；
（6）根據(jù)題給信息，溴和碳酸鈉反應(yīng)生成了溴化鈉和溴酸鈉，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式為：Br₂+Na₂CO₃→NaBr+NaBrO₃，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等配平為：3Br₂+3Na₂CO₃→5NaBr+NaBrO₃，根據(jù)原子守恒，還有產(chǎn)物二氧化碳3mol，故反應(yīng)方程式為：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，
故答案為：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑；
（7）采用C裝置，步驟少，減少了二氧化硫的污染，
故答案為：操作簡(jiǎn)單，污染�。�

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合海水提取溴的過(guò)程，考查了實(shí)驗(yàn)基本操作、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，在配平時(shí)抓住化合價(jià)升降總數(shù)相等，題目難度中等．