Question

9．如圖1是某研究性學習小組設計制取氯氣并以氯氣為原料進行特定反應的裝置．

（1）寫出A裝置中發(fā)生反應的離子方程式4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂+Mn²⁺+2H₂O；要將C裝置接入B和D之間，正確的接法是：a→c→b→d；
（2）實驗開始先點燃A處的酒精燈，打開旋塞K，讓Cl₂充滿整個裝置，再點燃D處的酒精燈，Cl₂通過C裝置后進入D，D裝置內盛有碳粉，發(fā)生氧化還原反應，生成CO₂和HCl（g），發(fā)生反應的化學方程式為2Cl₂+C+2H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HCl+CO₂．
（3）D處反應完畢后，關閉旋塞K，移去兩個酒精燈，由于余熱的作用，A處仍有少量Cl₂產生，此時B中的現象是瓶中液面下降，長頸漏斗內液面上升，B的作用是貯存少量Cl₂，避免Cl₂對環(huán)境造成污染．
（4）用量筒量取20mL E中溶液，倒入已檢查完氣密性良好的分液漏斗中，然后再注入10mL CCl₄，蓋好玻璃塞，振蕩，靜置于鐵架臺上（如圖2），等分層后取上層液和下層液，呈黃綠色的是下層液（填“上層液”或“下層液”），能使有色布條褪色的是上層液（填“上層液”或“下層液”）．
（5）在A、B、C、D、E裝置中有一處需要改進，說明需要改進的理由并在方框中畫出改進后的裝置圖．

Answer 1

分析 （1）A中使?jié)恹}酸和二氧化錳發(fā)生氧化還原反應生成氯氣的反應，試管中盛有水，氣體通過盛有水的試管時應采用長進短出的方式；
（2）根據題干信息判斷反應物和生成物，然后結合質量守恒定律書寫化學方程式；
（3）關閉旋塞K，B中的氣體逐漸增多，壓強增大，B能貯存氣體；
（4）應用相似相溶原理，結合萃取操作方法進行解答；
（5）HCl極易溶于水，易產生倒吸現象，需要采用防倒吸裝置．

解答 解：（1）A中使?jié)恹}酸和二氧化錳發(fā)生氧化還原反應生成氯氣的反應，反應的離子方程式為：4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂+Mn²⁺+2H₂O，由裝置圖判斷判斷，氣體由B流經C進入到D中反應，氣體通過盛有水的試管時應長進短出，否則不能通過C裝置，連接順序為：acbd，
故答案為：4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂+Mn²⁺+2H₂O，c；b；
（2）由題意知C為提供水蒸氣的裝置，加入的濃硫酸溶于水放出大量的熱，有利于試管中的水變?yōu)樗魵猓磻獮镃l₂、C、H₂O，生成物為HCl和CO₂，則反應的化學方程式為：2Cl₂+C+2H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HCl+CO₂，
故答案為：2Cl₂+C+2H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HCl+CO₂；
（3）關閉旋塞K，移去兩個酒精燈，由于余熱的作用，A處仍有少量Cl₂產生，B中的氣體逐漸增多，壓強增大，則導致瓶中液面下降，長頸漏斗內液面上升；氯氣有毒，不能直接排放到空氣中，B具有貯存少量氯氣，并能防止空氣污染，
故答案為：瓶中液面下降，長頸漏斗內液面上升；貯存少量Cl₂，避免Cl₂對環(huán)境造成污染；
（4）應用相似相溶原理，氯氣在CCl₄中溶解度較大，而且四氯化碳的密度比水大，呈黃綠色的是溶有氯氣的下層四氯化碳層，能使有色布條褪色，氯氣在無機層與接觸發(fā)生化學反應生成次氯酸，而導致有色布條褪色的，
故答案是：下層液；上層液；
（5）反應2Cl₂+C+2H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HCl+CO₂中有HCl生成，需要尾氣吸收，由于HCl極易溶于水，易產生倒吸現象，應用倒置的漏斗，改進后的裝置圖可以為：，
答：D中反應生成的HCl氣體極易溶于水，易發(fā)生倒吸，改進后的裝置圖為．

點評 本題考查氯氣的制備、氯氣的化學性質，題目難度中等，涉及萃取的操作方法、次氯酸的漂白原理和防倒吸的相關知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．