Question

实验题
如图所示，是制取氯气并探究氯气的性质的实验装置．图1中：①氯气发生装置；②溴化亚铁溶液；③15mL 30% KOH溶液，并置于水浴中；④石灰乳；⑤尾气吸收装置．已知：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
（1）实验时为了除去氯气中的氯化氢气体，可在①与②之间安装盛有______（填写下列编号字母）的净化装置．
A．碱石灰　　　　B．饱和食盐水　 　　　 C．浓硫酸　　 　　　D．饱和碳酸氢钠溶液
（2）通入足量氯气后，②中反应的化学方程式为______，实验结束后，将②中液体与适量CCl₄溶液混合，充分静止、振荡，现象为______．
（3）利用③反应后的溶液可制备KClO₃晶体，实验过程：溶液→蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥→氯酸钾晶体．蒸发浓缩时，当______时，应停止加热；洗涤时，如何检验晶体已洗涤干净（请简述操作方法）：______．
（4）④的产物中Ca（ClO）₂的质量明显小于理论值．为探究产物的组成，另取一定量的石灰乳，缓慢、匀速地通入足量氯气，ClO^-、ClO₃^-两种离子的物质的量（n）与反应时间（t）的关系曲线如图2所示（不考虑氯气和水的反应）．则图2中曲线I表示______离子的物质的量随反应时间变化的关系，所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物质的量为______mol．

Answer 1

解：（1）A、氯气和氯化氢都和碱石灰反应，所以不能作除杂剂，故A错误；
B、食盐水中含有氯离子能抑制氯气的溶解，且氯化氢极易溶于水，所以可以使用食盐水除杂，故B正确；
C、浓硫酸和氯化氢不反应，所以不能作除杂剂，故C错误；
D、氯气和氯化氢都能和饱和碳酸氢钠溶液反应，所以不能作除杂剂，故D错误；
故答案为：B；
（2）过量氯气和溴化亚铁发生氧化还原反应生成氯化铁和溴，反应方程式为：3Cl₂+2FeBr₂=2FeCl₃+Br₂；四氯化碳的密度大于水的密度，且不互溶，所以混合后能分层，四氯化碳能萃取溴水中的溴，溴在四氯化碳中呈橙红色，所以看到的现象是：分层，上层水层黄色，下层有机层橙红色，
故答案为：3Cl₂+2FeBr₂=2FeCl₃+Br₂；分层，上层水层黄色，下层有机层橙红色；
（3）蒸发浓缩时，当出现少量晶体时应该停止加热；检验洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银，不产生白色沉淀则说明已经洗净，
故答案为：出现少量晶体；取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银，不产生白色沉淀则干净；
（4）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；
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，设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=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：ClO^-；0.25．
分析：（1）除杂试剂的选择方法是：除杂剂和只和杂质反应，且不产生新的杂质，根据氯气和氯化氢的性质选取相应的杂质；
（2）过量氯气和溴化亚铁发生氧化还原反应生成氯化铁和溴；四氯化碳的密度大于水的密度，且不互溶，四氯化碳能萃取溴水中的溴，据此分析解答；
（3）蒸发浓缩时，当出现少量晶体时应该停止加热；检验洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银，观察是否有沉淀生成判断；
（4）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；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．
点评：本题考查了离子的检验、物质的量的有关计算等知识点，难度不大，明确氯气和溴化亚铁反应时溴离子、亚铁离子的先后顺序．