Question

4．某化学学习小组设计下图实验装置（夹带装置略去）制备Cl₂，并探究氯气的相关性质．

（1）若A装置中固体药品为KClO₃，则反应中每生成1molCl₂时转移电子的物质的量为$\frac{5}{3}$mol．
（2）装置B的作用：除去氯气中的氯化氢且能检测实验过程中装置C是否发生堵塞．
（3）装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性，Ⅰ处是湿润的有色布条，则Ⅱ、Ⅲ处应加入的物质分别是无水氯化钙（硅胶、P₂O₅）、干燥的有色布条．
（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性．请简述能说明氯、溴、碘非金属性强弱的实验操作及现象：打开A中分液漏斗活塞，一段时间后，D中的无色溶液变为橙色（橙红色或黄色），说明氯的非金属性大于溴；打开D中活塞，将D中少量溶液放入装置E中，振荡，下层为紫红色，说明溴的非金属性大于碘．
（5）请用化学方程式说明装置F的作用：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O．
（6）甲同学提出，装置F中的试剂可改用足量的Na₂SO₃溶液，乙同学认真思考后认为此法不可行．请用离子方程式解释乙认为不可行的原因：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2Cl^-+2H⁺，SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依据氯酸钾和浓盐酸反应的化学方程式结合元素化合价变化计算电子转移；
（2）反应生成物中含有杂质氯化氢、水蒸气，所以饱和食盐水吸收氯化氢气体；长颈漏斗中液面变化情况，来分析整个装置是否堵塞；
（3）验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性；
（4）依据氯气和溴化钠反应现象判断氯气氧化性大于溴单质，打开D装置分液漏斗的活塞，滴入E中溴单质和碘化钾反应生成碘单质，据此设计实验步骤；
（5）F装置是吸收过量的氯气，防止污染空气；
（6）依据亚硫酸钠溶液中 通入氯气反应生成硫酸钠，同时生成的盐酸和亚硫酸钠反应会生成污染气体二氧化硫．

解答 解：（1）若A装置中固体药品为KClO₃，和盐酸反应的化学方程式为：KClO₃+6HCl=KCl+3Cl₂↑+3H₂O，反应生成3molCl₂，转移电子5mol，则反应中每生成1mol Cl₂时转移电子的物质的量为$\frac{5}{3}$，
故答案为：$\frac{5}{3}$；
（2）反应生成物中含有杂质氯化氢、水蒸气，所以饱和食盐水吸收氯化氢气体；长颈漏斗中液面变化情况，来分析整个装置是否堵塞，
故答案为：除去氯气中的氯化氢且能检测实验过程中装置C是否发生堵塞；
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性，选项中abc的Ⅱ中都是干燥剂，再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性，所以C中I、II、III依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙（硅胶、P₂O₅），干燥的有色布条，
故答案为：无水氯化钙（硅胶、P₂O₅）；干燥的有色布条；
（4）氯气和溴化钠反应现象判断氯气氧化性大于溴单质，打开D装置分液漏斗的活塞，滴入E中溴单质和碘化钾反应生成碘单质，实验步骤为：打开A中分液漏斗活塞，一段时间后，D中的无色溶液变为橙色（橙红色或黄色），说明氯的非金属性大于溴；打开D中活塞，将D中少量溶液放入装置E中，振荡，下层为紫红色，说明溴的非金属性大于碘，
故答案为：打开A中分液漏斗活塞，一段时间后，D中的无色溶液变为橙色（橙红色或黄色），说明氯的非金属性大于溴；打开D中活塞，将D中少量溶液放入装置E中，振荡，下层为紫红色，说明溴的非金属性大于碘；
（5）F装置是吸收过量的氯气，防止污染空气，反应的化学方程式为：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，故答案为：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
（6）亚硫酸钠溶液中通入氯气反应生成硫酸钠，反应的离子方程式为SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2Cl^-+2H⁺，同时生成的盐酸和亚硫酸钠反应会生成污染气体二氧化硫，反应的离子方程式为SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，
故答案为：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2Cl^-+2H⁺，SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O．

点评 本题考查了实验室制氯气的装置分析，氯气的性质应用，注意装置连接的操作和实验设计，掌握基础是关键，题目难度中等．