题目内容

【题目】下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)

(1)装置A是氯气的发生装置,其中盛放浓盐酸的仪器名称是________,请写出该反应相应的化学方程式: ___________________________________

(2)实验室常用以下几种方法制取氯气。

a.二氧化锰与浓盐酸反应制氯气,写出其反应的离子方程式______________

b.氯酸钾与浓盐酸反应制氯气,该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为____

(3)装置B中饱和食盐水的作用是________;同时装置B也是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象:____________________________

(4)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次放入物质的组合应是________(填字母编号)

编号

a

干燥的有色布条

碱石灰

湿润的有色布条

b

干燥的有色布条

无水硫酸铜

湿润的有色布条

c

湿润的有色布条

浓硫酸

干燥的有色布条

d

湿润的有色布条

无水氯化钙

干燥的有色布条

(5)设计装置DE的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性。反应一段时间后,打开活塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡,观察到的现象是________________,该现象________(不能”)说明溴单质的氧化性强于碘,原因是_________________

(6)装置F的作用是_________,其烧杯中的溶液不能选用下列中的________(填字母编号)

a.饱和NaOH溶液 b.饱和Ca(OH)2溶液

c.饱和Na2SO3溶液 d.饱和Na2CO3溶液

(7)氯气可制漂白粉,测定漂白粉有效成分的质量分数:称取1.000 g漂白粉于锥形瓶中,加水溶解,调节溶液的pH,以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol/LKI溶液进行滴定,溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点。反应原理为:3ClO-+I-=3Cl-+IO3-IO3-+5I-+3H2O=6OH-+3I2,实验测得数据如下表所示。

滴定次数

1

2

3

KI溶液体积/mL

19.98

20.02

20.00

该漂白粉中有效成分的质量分数为________;若滴定过程中未充分振荡溶液,局部变浅蓝色时就停止滴定,则测定结果将________(偏高”“偏低无影响”)

【答案】分液漏斗 Ca(ClO)2+4HCl()=CaCl2+2Cl2↑+2H2O MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2↑+2H2O 51 除去Cl2中的HCl B中长颈漏斗中液面上升,形成水柱,锥形瓶中液面下降 d E中溶液分为两层,上层为紫红色 不能 D溶液中可能含有过量的氯气,无法排除氯气与KI反应 吸收多余氯气,防止污染环境 b 42.9% 偏低

【解析】

浓盐酸与漂白粉反应生成氯气,由于浓盐酸具有挥发性,在制得的氯气中含有杂质HCl,用B装置的饱和食盐水去除其中的HCl,图示B装置也是安全瓶,可以监测C中是否发生堵塞;用C装置检验氯气是否具有漂白性,用DE装置比较氯、溴、碘单质的氧化性,通过F装置进行尾气处理。

(1)装置A是氯气的发生装置,其中盛放浓盐酸的仪器名称是分液漏斗,该反应相应的化学方程式:Ca(ClO)2+4HCl()=CaCl2+2Cl2↑+2H2O

(2)a.二氧化锰与浓盐酸混合加热发生反应制氯气,根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒,可得该反应的离子方程式为:MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2↑+2H2O

b.氯酸钾与浓盐酸混合也能发生反应制氯气,该反应方程式为KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O,在该反应中KClO3是氧化剂,HCl是还原剂,氧化产物与还原产物都是Cl2,二者的物质的量之比为51

(3)装置B中饱和食盐水的作用是除去氯气中的杂质HCl气体;同时装置B也是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,若装置C发生堵塞,B中的现象为:B中长颈漏斗中液面上升,形成水柱,锥形瓶中液面下降;

(4)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,通过装置B除去HCl的氯气中含有水蒸气,首先要通过湿润的有色布条,会看到褪色,说明湿润的氯气具有漂白性,然后再用无水氯化钙(U形管中应盛放固体干燥剂)干燥氯气,最后通过干燥的有色布条,看到干燥的有色布条不褪色,从而证明氯气不具有漂白性,氯气与水反应产物具有漂白性;

(5)装置DE的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性。反应一段时间后,打开活塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡,观察到的现象是E中溶液分为两层,上层为紫红色;该现象不能说明溴单质的氧化性强于碘,原因是由于D溶液中可能含有过量的氯气,无法排除氯气与KI反应;可能是Cl2KI发生置换反应生成I2,也可能是在装置DCl2NaBr发生置换反应生成的Br2单质与KI发生置换反应生成的I2,因此不能说明溴单质的氧化性强于碘;

(6)Cl2是大气污染物,装置F的作用是吸收多余氯气,防止污染环境;

a.Cl2可以与饱和NaOH溶液发生反应,NaOH在水中溶解度大,因此可以选用;

b.Ca(OH)2微溶于水,所以饱和Ca(OH)2溶液中的溶质的含量少,不能很好的吸收多余的Cl2,因此不能选用;

c. Cl2具有氧化性,Na2SO3具有还原性,Na2SO3可以吸收氯气生成硫酸钠和HCl,因此可以选用;

d.Cl2与水反应生成HClHClO,饱和碳酸钠溶液与HCl反应促进氯气的吸收,饱和Na2CO3溶液可以吸收多余氯气;

故合理选项是b

(7) 3ClO-+I-=3Cl-+IO3- ①;IO3-+5I-+3H2O=6OH-+3I2

真正的滴定反应是①,①完成后,只要加入1滴碘离子就可以和生成的碘酸根发生反应②生成碘单质,碘与淀粉作用看到浅蓝色达到终点,根据滴定消耗KI溶液的体积可知:三次数据相差不大,都为有效实验数据,平均消耗KI溶液的体积=mL=20.00mL,滴定消耗KI的物质的量为n(KI)=0.100 0 mol/L×0.02L=2×10-3mol,根据方程式3ClO-+I-=3Cl-+IO3-可知,n(ClO-)=3n(I-)=3×2×10-3mol=6×10-3mol,则次氯酸钙的质量为:143g/mol×0.006mol×=0.429g,所以质量分数为:×100%=42.9%;若滴定过程中未充分振荡,溶液局部变浅蓝色时就停止滴定,导致碘化钾标准溶液的体积偏少,则KI的物质的量偏少,所以测定结果将偏低。

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Ⅰ.取样、吹气、固硫

连接装置,打开氮气源,检查装置气密性。移取一定体积1mol·L-1乙酸锌溶液于两支吸收管中,取200mL水样于反应瓶中,通入氮气一段时间。移取10mL盐酸于反应瓶中,水浴加热,继续通入氮气。已知乙酸锌与硫化氢反应生成硫化锌沉淀(硫化氢被完全吸收)。

Ⅱ.滴定

关闭气源,往两个吸收管中各加入0.010mol·L-1的碘标准溶液100mL(过量),再加入盐酸5mL,静置。加入淀粉指示液,用0.010mol·L-1的硫代硫酸钠标准溶液对两支吸收管中的液体进行滴定。(已知:

回答下列问题:

(1)水浴加热的温度不能高于85℃,原因是_____________________________

(2)加入碘标准溶液时,吸收管中发生反应的化学方程式为________________

(3)该实验使用两个吸收管的原因是_____________________________,若只使用一个吸收管,会导致测定结果偏______________________(填“高”或“低”)。

(4)该200mL水样经吹气、固硫后,滴定操作时共消耗160mLNa2S2O3溶液,则废水中硫的含量为________mg·L-1

(5)实验室常用FeS固体与酸反应制取H2S。实验室制取H2S时,从反应物与生成物的状态、性质和反应条件分析,下列发生装置中可选用的是________(填序号)。

(6)将二氧化氯溶液加入硫化氢溶液中,然后加入少量稀盐酸酸化的氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成。写出二氧化氯与硫化氢溶液反应的离子方程式:____

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