题目内容

某化学兴趣小组在实验失室制取漂白粉，并探究氯气与石灰乳反应的条件和产物．已知：
①二氧化锰与浓盐酸反应可制备氯气，同时生成MnCl2．
②氯气和碱的反应为放热反应．温度较高时，氯气和碱还能发生如下反应：3Cl2+6OH-=△5Cl-+ClO3-+3H2O
该兴趣小组设计了下列实验装置，进行实验．
请回答下列问题：
（1）①甲装置用于制备氯气，乙装置的作用是
除去氯气中混有的氯化氢
除去氯气中混有的氯化氢
．
②该兴趣小组用100mL 12mol/L盐酸与8.7g MnO2制备氯气，并将所得氯气
与过量的石灰乳反应，则理论上最多可制得Ca（ClO）2
7.15
7.15
g．
（2）小组成员发现，产物中Ca（ClO）2的质量明显小于理论值．他们讨论后认为，部分氯气未与石灰乳反应而逸出，以及温度升高是可能原因．为了探究反应条件对产物的影响，他们另取一定量的石灰乳，缓慢．匀速地通入足量氯气，得出了ClO-、ClO3-两种离子的物质的量（n）与反应时间（t）的关系曲线，粗略表示为右图（不考虑氯气和水的反应）．
①图中曲线I表示
ClO-
ClO-
离子的物质的量随反应时间变化的关系．
②所取石灰乳中含有Ca（OH）2的物质的量为
0.25
0.25
mol．
③另取一份与②等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物中Cl-的物质的量为0.37mol，则产物中
n(ClO-)n(ClO3-)
=
7：6
7：6
．
（3）为了提高Ca（ClO）2的产率，可对丙装置作适当改进．请你给出一种改进方法：
将丙装置浸在盛有冷水的水槽中
将丙装置浸在盛有冷水的水槽中
．
分析：（1）①饱和食盐水的主要作用是除去氯气中的氯化氢气体；
②依据MnO2+4HCl（浓）
  △  
.
 
MnCl2+Cl2↑+2H2O；2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，结合定量关系计算理论值；
（2）①当温度低时，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙；当温度高时，生成氯酸钙和氯化钙，根据温度高低来判断属于哪种离子；
②根据氧化还原反应中得失电子数相等计算氯离子的物质的量，然后根据含氯化合物中钙离子和阴离子的个数比计算氢氧化钙的物质的量；
③另取一份与②等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物中Cl-的物质的量为0.37mol，依据氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯元素的物质的量比为1：2，结合b计算得到氢氧化钙物质的量计算氯元素物质的量，依据氧化还原反应电子守恒，生成产物中氯元素守恒列式计算；
（3）根据题中信息，在高温度下发生副反应，可以把丙装置放入冰水中．
解答：解：（1）①浓盐酸和二氧化锰反应过程中会发出氯化氢气体，所以通过饱和食盐水的作用是除去Cl2中混有的HCl气体，
故答案为：除去氯气中混有的氯化氢；
②足量的浓盐酸与8.7g MnO2制备氯气，并将所得氯气与过量的石灰乳反应，则理论上最多可制得Ca（ClO）2；可以依据反应MnO2+4HCl（浓）
  △  
.
 
MnCl2+Cl2↑+2H2O；2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，得到定量关系：8.7g MnO2物质的量为0.1mol；
 2MnO2～Ca（ClO）2
 2       1
0.1mol 0.05mol
所以理论上最多可制得Ca（ClO）2 质量=0.05mol×143g/mol=7.15g，
故答案为：7.15；
（2）①当温度低时，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙；当温度高时，生成氯酸钙和氯化钙，刚开始反应时，温度较低，氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙，所以图2中曲线I表示离子ClO-的物质的量随反应时间变化的关系，
故答案为：ClO-；
②根据氧化还原反应中得失电子数相等计算Cl-的物质的量，设被还原的氯离子的物质的量为n，则n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯离子的物质的量为：0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯离子的个数比为1：2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）2的物质的量为0.25mol，
故答案为：0.25；
③取一份与②等物质的量的石灰乳，物质的量为0.25mol，根据氧化还原反应中得失电子数相等，生成氯离子得到电子和生成次氯酸根和氯酸根失去的电子守恒，
设n（ClO-）=x，n（ClO3-）=y；则得到：0.37=x×1+y×5；
依据氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙中钙离子和含氯元素的物质的量比为1：2，得到氯元素物质的量为0.5mol；x+y+0.37=0.5，
解得：x=0.07mol，y=0.06mol，
则产物中
n(ClO-)
n(ClO3-)
=7：6，
故答案为：ClO-；0.25；7：6；
（3）由于反应在高温度下发生副反应，所以改进措施可以把丙装置放入冰水中，避免发生3Cl2+6OH-
  △  
.
 
5Cl-+ClO3-+3H2O，
故答案为：将丙装置浸在盛有冷水的水槽中．
点评：本题考查了实验室制漂白粉的装置分析和制备条件判断，温度不同产物不同，图象分析是解题关键，注意通过氧化还原反应的电子守恒计算应用，实验装置和步骤的分析需要熟练掌握实验基本操作，题目难度较大．
练习册系列答案
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已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不不反应）．某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定．
步骤一：电解精制：
请回答以下问题：
Ⅰ．电解时，粗铜应与电源的
正
正
极相连．阴极上的电极反应式为
Cu2++2e=Cu
Cu2++2e=Cu

电解过程中，硫酸铜的浓度会变小，原因是锌，铁与硫酸铜发生置换反应．
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：
Ⅱ．稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的化学方程式：
3Ag+4HNO3（稀）=3AgNO3+NO↑+2H2O
3Ag+4HNO3（稀）=3AgNO3+NO↑+2H2O

残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些极其重要的信息：
序号 反应 平衡常数
① Au+6HNO3（浓）?Au（NO3）3+3NO2+3H2O ＜＜1
② Au3++4Cl-?AuCl4- ＞＞1
Ⅲ．从平衡常数的大小可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1：3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：
浓盐酸中含有大量的氯离子，Au3+离子和氯离子可以形成稳定的AuCl4-离子，平衡常数很大，进行很完全，反应①中Au3+离子的浓度显著下降，平衡向右移动，则金可以溶于王水中．
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（2）滤液含量的测定：
以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

Ⅳ．则100mL滤液中Cu2+ 的浓度为
0.5
0.5
mol?L-1，
Ⅴ．则100mL滤液中Fe2+的浓度为
0.6
0.6
mol?L-1．
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步骤一：电解精制：

请回答以下问题：
电解时，粗铜应与电源的
正
正
极相连．阴极上的电极反应式为
Cu2++2e═Cu
Cu2++2e═Cu
．电解过程中，硫酸铜的浓度会
变小
变小
（选填：变大、不变、变小）．
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：
（1）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：
3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O
3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O
．
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：
序号 反应 平衡常数
1 Au+6HNO3（浓）═Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O ＜＜1
2 Au3++4Cl-═AuCl4- ＞＞1
从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1：3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：
浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中
浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中
．
（2）滤液含量的测定：
以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100mL滤液中Cu2+ 的浓度为
0.5
0.5
mol?L-1，Fe2+的浓度为
0.1
0.1
mol?L-1．
垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用．某化学兴趣小组在实验室中用废弃含有铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红（Fe2O3）．其实验方案如下：

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2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
．
（2）在滤液A中直接加入硫酸所获得的硫酸铝溶液中会含有杂质（K2SO4），请设计一个更合理的实验方案由滤液A制备纯净的硫酸铝溶液．仿照上图形式画出制备流程图：（提示：在箭头上下方标出所用试剂或实验操作）


（3）已知Fe（OH）3沉淀的pH是2～3.2．溶液C通过调节pH可以使Fe3+沉淀完全．下列物质中，可用作调整溶液C的pH的试剂是
CD
CD
（填序号）
A．铜粉              B．氨水            C．氧化铜          D．氢氧化铜
（4）利用滤液D制取硝酸铜晶体，必须进行的实验操作步骤：加热蒸发、冷却结晶、
过滤
过滤
 （填操作名称）、自然干燥．
（5）在0.1L的混合酸溶液中，c（HNO3）=2mol?L-1，c（H2SO4）=3mol?L-1．将0.3mol的铜放入并充分反应后，产生的铜盐的化学式是
CuSO4
CuSO4
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0.2mol
0.2mol
．
精英家教网某化学兴趣小组设计实验制取乙酸乙酯．现用如图装置进行实验，在圆底烧瓶内加入碎瓷片，再加入由2mL 98%的浓H2SO4和3mL乙醇组成的混合液，通过分液漏斗向烧瓶内加入2mL冰醋酸，烧杯中加入饱和Na2CO3溶液．请回答下列问题：
（1）写出圆底烧瓶内发生反应的化学方程式：
 
，反应中加入浓硫酸的作用是
 
．
（2）球形干燥管C的作用是
 

（3）反应结束后D中的现象是
 
，分离出D中的乙酸乙酯时需要的玻璃仪器是
 
．
（4）检验乙醇中是否有水，可选用的试剂是
 
．

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