Question

【題目】無水是一種重要的化工原料。某課外探究小組嘗試制取無水，查閱資料獲得下列信息：無水在升華，極易潮解，遇到水蒸氣會產(chǎn)生白色煙霧。

探究一無水的實(shí)驗(yàn)室制備

利用如圖裝置，用干燥、純凈的氯氣在加熱條件下與鋁粉已除去氧化膜反應(yīng)制取無水AlCl3。供選擇的藥品：①鋁粉②濃硫酸③稀鹽酸④飽和食鹽水⑤二氧化錳粉末⑥無水氯化鈣⑦稀硫酸⑧濃鹽酸⑨氫氧化鈉溶液

(1)寫出裝置A燒瓶中發(fā)生的反應(yīng)方程式 ______ 。

(2)實(shí)驗(yàn)開始前，先檢查裝置氣密性，然后裝入藥品，接下來的步驟依次是 ______ 填序號 。

加熱D中硬質(zhì)玻璃管

往A燒瓶中加入液體

點(diǎn)燃A中的酒精燈

(3)上述供選藥品中本實(shí)驗(yàn)無需用到的是 ______ 填數(shù)字序號。

(4)寫出無水與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式 ______ 。

探究二無水的含量測定及結(jié)果分析

取D中反應(yīng)后所得固體，與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)，測定生成氣體的體積體積均換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，重復(fù)測定三次，數(shù)據(jù)如下：

	第一次實(shí)驗(yàn)	第二次實(shí)驗(yàn)	第三次實(shí)驗(yàn)
D中固體用量
氫氣的體積

(5)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算所得固體中無水的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ______ 。

(6)有同學(xué)認(rèn)為測得的無水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，你認(rèn)為可能的原因有 ______ 。

探究三離子濃度對氯氣制備的影響

二氧化錳粉末和濃鹽酸的反應(yīng)隨著鹽酸的濃度降低，反應(yīng)停止不再產(chǎn)生氯氣。探究小組對鹽酸濃度降低影響氯氣生成的原因進(jìn)行如下探究：

(7)提出假設(shè)假設(shè)1：濃度降低影響氯氣的生成

假設(shè)2： ______ 。

(8)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。限選試劑：濃、NaCl固體、固體、稀鹽酸。

步驟	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)測現(xiàn)象和結(jié)論
	往不再產(chǎn)生氯氣的裝置中，加入 ______ ，繼續(xù)加熱	若有黃綠色氣體生成，則假設(shè)1成立
	______	若有黃綠色氣體生成，則假設(shè)2成立

Answer 1

【答案】 ③⑦ 部分鋁被氧氣氧化生成氧化鋁 濃度降低影響氯氣的生成 固體 往不再產(chǎn)生氯氣的裝置中，加入濃硫酸并繼續(xù)加熱

【解析】

本題分三部分，制備氯化鋁、氯化鋁的純度分析、探究實(shí)驗(yàn)室制氯氣的反應(yīng)原理，其中氯化鋁制備是利用二氧化錳和濃鹽酸混合加熱制得氯氣與鋁粉共熱制備氯化鋁，實(shí)驗(yàn)過程中要關(guān)注氯氣的凈化、保持無氧環(huán)境(防止生成氧化鋁)、干燥環(huán)境(防氯化鋁水解)，并進(jìn)行尾氣處理減少對環(huán)境的污染；氯化鋁樣品中可能混有鋁，利用鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣測定鋁的含量，再計(jì)算出氯化鋁的純度；探究實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的原理可從來兩個(gè)方面(1)氯離子濃度對實(shí)驗(yàn)的影響，(2)H+對實(shí)驗(yàn)的影響；

（1）實(shí)驗(yàn)室是利用二氧化錳與濃鹽酸混合加熱制氯氣，可據(jù)此寫出反應(yīng)化學(xué)方程式；

（2）實(shí)驗(yàn)前裝置里充滿空氣，空氣中有氧氣，必須先利用生成的氯氣除去，否則制得的氯化鋁中會混有氧化鋁，根據(jù)此思路確定操作順序；

（3）實(shí)驗(yàn)操作過程中制氯氣需要濃鹽酸和二氧化錳，除氯氣中混合的氯化氫需要飽和食鹽水，干燥氯氣需要濃硫酸，鋁粉與氯氣反應(yīng)制氯化鋁，用氯化鈣作干燥劑防水汽進(jìn)入硬質(zhì)管內(nèi)，用氫氧化鈉溶液吸收含有氯氣的尾氣，由此可分析不需要的化學(xué)藥品；

（4）無水與水蒸氣發(fā)生的是水解反應(yīng)；

（5）根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)生成的氫氣求平均值，再根據(jù)生成的氫氣求出參加反應(yīng)的鋁，即可計(jì)算出氯化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

（6）氯化鋁的含量偏低，除部分不參加反應(yīng)的鋁外，還可能有部分鋁被氧氣氧化；

（7）二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式為：，可見影響反應(yīng)進(jìn)行的應(yīng)該是氯離子或氫離子的濃度；

（8）選擇試劑時(shí)要注意，考慮氯離子時(shí)不要影響的濃度，同理考慮氫離子時(shí)不能影響氯離子濃度，故探究氯離子濃度的影響，只要通過氯化鈉補(bǔ)充氯離子就可以了，探究濃度的影響只要探究添加濃硫酸補(bǔ)充就可以了。

（1）實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣的反應(yīng)方程式為：，

故答案為：；

（2）實(shí)驗(yàn)前裝置里充滿空氣，空氣中有氧氣，必須先利用生成的氯氣除去，否則制得的氯化鋁中會混有氧化鋁；故實(shí)驗(yàn)開始前，先檢查裝置氣密性，然后裝入藥品，接下來先添加濃鹽酸再加熱A中酒精燈，待硬質(zhì)玻璃管中充滿黃綠色氣體后再加熱D裝置，正確操作順序?yàn)?/span>bca，

故答案為：bca；

（3）實(shí)驗(yàn)操作過程中制氯氣需要濃鹽酸和二氧化錳，除氯氣中混合的氯化氫需要飽和食鹽水，干燥氯氣需要濃硫酸，鋁粉與氯氣反應(yīng)制氯化鋁，用氯化鈣作干燥劑防水汽進(jìn)入硬質(zhì)管內(nèi)，用氫氧化鈉溶液吸收含有氯氣的尾氣，則不需要的藥品是稀鹽酸、稀硫酸即③⑦，

故答案為：③⑦；

（4）無水氯化鋁遇水蒸汽會產(chǎn)生白色煙霧，AlCl3與水蒸氣反應(yīng)的方程式為，

故答案為：；

（5）三次實(shí)驗(yàn)收集到的氫氣平均值為，氫氣的物質(zhì)的量為，根據(jù)，可知鋁的物質(zhì)的量為，質(zhì)量為，氯化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，

故答案：；

（6）測得的無水AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的原因可能是：部分鋁粉被氧氣氧化，混合有氧化鋁，導(dǎo)致氯化鋁含量偏低，

故答案為：部分鋁被氧氣氧化生成氧化鋁；

（7）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室利用濃鹽酸和二氧化錳混合加熱反應(yīng)原理可知，參加離子反應(yīng)的離子為氯離子和氫離子，另一種假設(shè)為濃度影響氯氣的生成，

故答案為：濃度影響氯氣的生成；

（8）可通過向反應(yīng)裝置中添加NaCl固體的方法增加溶液里的氯離子濃度，添加濃硫酸的方法增加溶液里的濃度，

故答案為：NaCl固體；往不再產(chǎn)生氯氣的裝置中，加入濃硫酸并繼續(xù)加熱。