Question

14．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組欲用下列裝置制備純凈的氯氣及含氯化物，并探究其性質(zhì)．

（1）欲制備并收集一瓶純凈的氯氣，選擇圖1中合適的裝置，其連接順序?yàn)椋篴（或b）、g、h、e、f、i、j、d（或m）（按氣流方向，用小寫字母表示）．根據(jù)選擇的裝置，寫出制備氯氣的化學(xué)方程式a對(duì)應(yīng)：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（b對(duì)應(yīng)）2KMnO₄+16HCl（濃）═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O．
（2）取100mL氯氣與NaOH溶液反應(yīng)生成的“84”消毒液，持續(xù)通入過量的SO₂，溶液中開始出現(xiàn)黃綠色，后黃綠色逐漸褪去．溶液變?yōu)辄S綠色的可能原因是：
①溶液中Cl^-與ClO^-反應(yīng)所致，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案確認(rèn)這種可能性：取少量“84”消毒液于試管中，滴加硫酸，觀察溶液是否變?yōu)辄S綠色．
②ClO^-與SO₂反應(yīng)所致，離子方程式為2ClO^-+SO₂=Cl₂+SO₄^2-；向反應(yīng)后的溶液中先加入足量稀鹽酸，再加入足量氯化鋇溶液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量，所得沉淀的質(zhì)量為w g，則溶液中NaC1O的物質(zhì)的量濃度為$\frac{20w}{233}$mol•L^-1．
（3）在加熱條件下，氯氣與NaOH溶液反應(yīng)生成NaC1O₃和NaC1等，寫出反應(yīng)的離子方程式3Cl₂+6OH^-=ClO₃^-+5Cl^-+3H₂O．實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)圖2裝置（加熱裝置略去）驗(yàn)證NaClO₃的性質(zhì)．
已知：2NaClO₃+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄（�。┄T2C1O₂↑+2CO₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O；C1O₂與氯氣的化學(xué)性質(zhì)相似．
控制裝置A中分液漏斗活塞，緩慢滴加稀硫酸，觀察到B裝置中的現(xiàn)象是溶液變藍(lán)；裝置C吸收的物質(zhì)是C1O₂和CO₂．

Answer 1

分析 （1）為制取、收集純凈干燥的氯氣，并探究氯氣的性質(zhì)，A、B均可制備氯氣，所制備的氯氣中混有氯化氫氣體和水蒸氣，故依次選擇飽和食鹽水除去氯化氫，濃硫酸除去水蒸氣，為除雜充分，導(dǎo)氣管均應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出，F(xiàn)中收集干燥的氯氣，氯氣比空氣密度大，故導(dǎo)氣管也應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出，氯氣污染空氣，故選用堿液吸收；
（2）①依據(jù)次氯酸根離子和氯離子在酸溶液中會(huì)發(fā)生歸中反應(yīng)生成氯氣，向漂粉精溶液中逐滴滴入硫酸，觀察溶液顏色是否變?yōu)辄S綠色；
②ClO^-與SO₂反應(yīng)所致，則生成氯氣和硫酸根離子，據(jù)此書寫，沉淀為硫酸鋇，由硫酸鋇的質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算NaC1O的濃度；
（3）氯氣與NaOH溶液反應(yīng)生成NaC1O₃和NaC1，結(jié)合得失電子守恒和質(zhì)量守恒書寫；
圖2中A裝置發(fā)生反應(yīng)：2NaClO₃+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄（�。┄T2C1O₂↑+2CO₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O，C1O₂氧化KI為碘單質(zhì)，使B裝置中淀粉顯藍(lán)色，生成的C1O₂和二氧化碳在C中被氫氧化鈉吸收．

解答 解：（1）為制取、收集純凈干燥的氯氣，并探究氯氣的性質(zhì)，A、B均可制備氯氣，若為A，則反應(yīng)為：：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，若選用B，反應(yīng)為：2KMnO₄+16HCl（濃）═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O，所制備的氯氣中混有氯化氫氣體和水蒸氣，故依次選擇飽和食鹽水除去氯化氫，濃硫酸除去水蒸氣，為除雜充分，導(dǎo)氣管均應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出，F(xiàn)中收集干燥的氯氣，氯氣比空氣密度大，故導(dǎo)氣管也應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出，氯氣污染空氣，故選用堿液吸收，則連接順序?yàn)椋篴（或b）、g、h、e、f、i、j、d（或m）；
故答案為：a（或b）、g、h、e、f、i、j、d（或m）；a對(duì)應(yīng)：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（b對(duì)應(yīng)）2KMnO₄+16HCl（濃）═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）①隨溶液酸性的增強(qiáng)，漂粉精的有效成分和Cl^-發(fā)生反應(yīng)．通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確認(rèn)這種可能性，漂粉精中成分為次氯酸鈣、氯化鈣，次氯酸根具有強(qiáng)氧化性在酸性溶液中可以氧化氯離子為氯氣，方法為：取少量“84”消毒液于試管中，滴加硫酸，觀察溶液是否變?yōu)辄S綠色；
故答案為：取少量“84”消毒液于試管中，滴加硫酸，觀察溶液是否變?yōu)辄S綠色；
②ClO^-與SO₂生成氯氣和硫酸根離子，離子方程式為：2ClO^-+SO₂=Cl₂+SO₄^2-；向反應(yīng)后的溶液中先加入足量稀鹽酸，再加入足量氯化鋇溶液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量，所得沉淀的質(zhì)量為w g，該沉淀為硫酸鋇沉淀，n（BaSO₄）=$\frac{w}{233}$mol，根據(jù)2ClO^-～SO₄^2-～BaSO₄，則溶液中NaC1O的物質(zhì)的量濃度為
$\frac{2×\frac{w}{233}mol}{0.1L}$=$\frac{20w}{233}$mol/L；
故答案為：2ClO^-+SO₂=Cl₂+SO₄^2-；$\frac{20w}{233}$；
（3）氯氣與NaOH溶液反應(yīng)生成NaC1O₃和NaC1，結(jié)合得失電子守恒和質(zhì)量守恒可得3Cl₂+6OH^-=ClO₃^-+5Cl^-+3H₂O；
圖2中A裝置發(fā)生反應(yīng)：2NaClO₃+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄（稀）═2C1O₂↑+2CO₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O，C1O₂氧化KI為碘單質(zhì)，使B裝置中淀粉顯藍(lán)色，生成的C1O₂和二氧化碳在C中被氫氧化鈉吸收；
故答案為：3Cl₂+6OH^-=ClO₃^-+5Cl^-+3H₂O；溶液變藍(lán)；C1O₂和CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募拔镔|(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行排列順、實(shí)驗(yàn)基本操作能力及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，綜合性較強(qiáng)，注意把握物質(zhì)性質(zhì)以及對(duì)題目信息的獲取于使用，難度中等．