题目内容

如图是某研究性学习小组利用实验室制氯气的装置设计制取氯水并进行相关实验.
(1)请简述如何检查该装置的气密性.
将倒气管插入盛水的烧杯中,用手捂住圆底烧瓶(或用酒精灯微热圆底烧瓶),倒气管口有气泡冒出.冷却后,倒气管中产生水柱,一段时间没有变化,说明气密性良好
将倒气管插入盛水的烧杯中,用手捂住圆底烧瓶(或用酒精灯微热圆底烧瓶),倒气管口有气泡冒出.冷却后,倒气管中产生水柱,一段时间没有变化,说明气密性良好

(2)写出A装置中发生反应的离子方程式
MnO2+4H++2Cl-
  △  
.
 
Mn2++C12↑+2H2O
MnO2+4H++2Cl-
  △  
.
 
Mn2++C12↑+2H2O

(3)新制氯水能使红色布条退色.对于使红色布条退色的物质,同学们的看法不一致,认为氯水中存在的几种物质除水外都有可能.请你设计实验探究、验证,得出正确结论.
①提出假设,并进行实验探究、验证,分别简述实验的过程、现象和结论.
假设一:盐酸能使红色布条退色.探究、验证的实验过程、现象和结论为:
用玻璃棒蘸取稀盐酸滴到红色布条上,红色布条不退色,说明盐酸没有漂白作用
用玻璃棒蘸取稀盐酸滴到红色布条上,红色布条不退色,说明盐酸没有漂白作用

假设二:
氯气使红色布条退色
氯气使红色布条退色
.探究、验证的实验过程、现象和结论为:
把干燥的红色布条放入充满氯气的集气瓶中,红色布条不退色,说明氯气没有漂白作用
把干燥的红色布条放入充满氯气的集气瓶中,红色布条不退色,说明氯气没有漂白作用

假设三:HClO能使布条退色.本假设的实验探究、验证不做要求.
②得出的结论是
次氯酸使红色布条退色
次氯酸使红色布条退色

(4)某同学提出该装置需要进一步改进,请你写出改进的措施(或画出必要的装置图)
增加尾气吸收装置(或如图
增加尾气吸收装置(或如图
分析:(1)检查气密性可给装置微热,是装置内压强增大,观察是否有气泡或导管内的液面变化判断;
(2)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、水和氯气;
(3)氯水中含有氯气、盐酸和次氯酸,可分别根据这三种物质进行实验设计;
(4)氯气不能直接排放到空气中,应加入尾气处理装置.
解答:解:(1)检查气密性可给装置微热,是装置内压强增大,观察是否有气泡或导管内的液面变化判断,可将倒气管插入盛水的烧杯中,用手捂住圆底烧瓶(或用酒精灯微热圆底烧瓶),倒气管口有气泡冒出.冷却后,倒气管中产生水柱,一段时间没有变化,说明气密性良好,
故答案为:将倒气管插入盛水的烧杯中,用手捂住圆底烧瓶(或用酒精灯微热圆底烧瓶),倒气管口有气泡冒出.冷却后,倒气管中产生水柱,一段时间没有变化,说明气密性良好;
(2)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、水和氯气,氧化物、气体、弱电解质写化学式,可溶性的强电解质写离子式,反应的离子方程式为MnO2+4H++2C1-
  △  
.
 
Mn2++Cl2↑+2H2O,
故答案为:MnO2+4H++2Cl-
  △  
.
 
Mn2++C12↑+2H2O;
(3)①氯水中含有氯气、盐酸和次氯酸,可分别根据这三种物质进行实验设计,首先用玻璃棒蘸取稀盐酸滴到红色布条上,红色布条不退色,说明盐酸没有漂白作用;然后用把干燥的红色布条放入充满氯气的集气瓶中,红色布条不退色,说明氯气没有漂白作用,最后用HClO判断能否使布条退色,
故答案为:用玻璃棒蘸取稀盐酸滴到红色布条上,红色布条不退色,说明盐酸没有漂白作用;氯气使红色布条退色;把干燥的红色布条放入充满氯气的集气瓶中,红色布条不退色,说明氯气没有漂白作用;
②次氯酸具有强氧化性和漂白性,可使红色布条褪色,故答案为:次氯酸使红色布条退色;
(4)氯气不能直接排放到空气中,应加入尾气处理装置,因氯气可与氢氧化钠反应,则尾气处理装置用氢氧化钠溶液,如图为
故答案为:增加尾气吸收装置(或如图
点评:本题以氯气的制备和性质实验探究为载体综合考查学生的实验能力和实验设计、评价能力,注意把握物质的性质以及实验方案的设计原理,题目难度中等.
练习册系列答案
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(2011?南关区二模)某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究.
(1)提出假设 
①该反应的气体产物是CO2
②该反应的气体产物是CO.
③该反应的气体产物是
CO2和CO的混合物
CO2和CO的混合物

(2)设计方案   
如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比.
(3)查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应.实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气.请写出该反应的离子方程式:
NH4++NO2-
  △  
.
 
N2↑+2H2O
NH4++NO2-
  △  
.
 
N2↑+2H2O

(4)实验步骤
①按如图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入10.38g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气.冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为53.02g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为1g.步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为
步骤②中是为了排尽空气,步骤④是为了赶出所有的二氧化碳,确保被完全吸收
步骤②中是为了排尽空气,步骤④是为了赶出所有的二氧化碳,确保被完全吸收

(5)数据处理
试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:
5C+2Fe2O3
  △  
.
 
4Fe+4CO+CO2
5C+2Fe2O3
  △  
.
 
4Fe+4CO+CO2

(6)实验优化
学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善.
①甲同学认为:应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液,其理由是
氢氧化钡的溶解度大,浓度大,使二氧化碳被吸收的更完全,碳酸钡的相对原子质量大于碳酸钙的,称量时相对误差小
氢氧化钡的溶解度大,浓度大,使二氧化碳被吸收的更完全,碳酸钡的相对原子质量大于碳酸钙的,称量时相对误差小

②从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案:
在尾气口处加一点燃的酒精灯
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某校开展课外研究性学习:从废旧干电池中回收碳棒、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质,整个过程如下,回答有关问题:
(1)如图是干电池的基本构造图,干电池工作时正极上的反应是N
H
+
4
+e-=NH3↑+
1
2
H2
则负极上的电极反应式是
Zn-2e-=Zn2+
Zn-2e-=Zn2+
.MnO2的作用是除去正极上的某产物,本身生成Mn2O3,该反应的化学方程式是
2MnO2+H2=Mn2O3+H2O
2MnO2+H2=Mn2O3+H2O

(2)锌皮和碳棒的回收:用钳子和剪子剪开回收的干电池的锌筒,将锌皮和碳棒取出,刷洗干净,将电池内的黑色粉末移入小烧杯中.
(3)氯化铵、氯化锌的提取、分离和检验.①如何从黑色粉末中提取NH4Cl和ZnCl2的晶体混合物?写出简要的实验步骤:
向黑色粉末中加入一定量的蒸馏水充分搅拌溶解,过滤,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,再过滤,所得晶体即为ZnCl2和NH4Cl的混合物
向黑色粉末中加入一定量的蒸馏水充分搅拌溶解,过滤,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,再过滤,所得晶体即为ZnCl2和NH4Cl的混合物

②用什么方法可将NH4Cl和ZnCl2的晶体混合物分离开?
加热
加热

③写出证明ZnCl2晶体中含Zn2+的操作步骤及实验现象:
取少量ZnCl2于试管中溶解,将溶液平均分为两等份,分别滴加足量NaOH溶液和氨水,两支试管中均为先后白色沉淀生成,后沉淀又溶解
取少量ZnCl2于试管中溶解,将溶液平均分为两等份,分别滴加足量NaOH溶液和氨水,两支试管中均为先后白色沉淀生成,后沉淀又溶解
(已知Zn(OH)2是两性氢氧化物且能溶解于氨水)
④最后剩余的黑色残渣的主要成分是MnO2,还有炭黑和有机物等,可用灼烧的方法除去杂质.该实验中需要用到的主要仪器除酒精灯外,还有
坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒
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