Question

6．实验室常用二氧化锰与浓盐酸制备氯气，反应原理为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
实验装置如图1所示．

【查阅资料】
①氯气是黄绿色且有毒的气体，难溶于饱和食盐水．
②氯气能与氢氧化钠溶液反应，生成氯化钠、次氯酸钠（NaClO）和水．
③常温常压下，氢气的密度为0.09g/L．
【回答问题】
（1）装置B的作用为除去氯气中混有的氯化氢气体．
（2）根据装置C判断：氯气的密度比空气大（填“大”或“小”）
（3）装置D的作用为Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O（用化学方程式表示）．
【发现问题】
制备过程中，因盐酸浓度下降导致反应停止．某化学小组同学为测定装置A中反应后残余液中HCl的质量分数，提出两套测定方案如图3所示．

（4）方案Ⅰ中操作m的名称为干燥（或烘干），通过称量生成沉淀的质量，计算出残余液中HCl的质量分数，此测定方案是不可行（填“可行”或“不可行”）的，原因是残余液中的MnCl₂也能与AgNO₃溶液反应生成沉淀，造成测量值偏大；
（5）方案Ⅱ利用图2装置（固定仪器的装置已略）进行测定．
①实验过程中观察到锌粒表面有气泡产生，反应的化学方程式为Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
③当装置恢复至常温时，测得反应生成气体的体积为183.5mL，根据化学方程式计算，残余液中HCl的质量分数为多少？
【反思讨论】
（6）为了保证方案Ⅱ测定结果的准确性，正确操作是：倾斜Y形管，B（填标号）
A．将残余溶液转移到锌粒中　 B．将锌粒转移到残余溶液中
（7）Y形管内空气对气体体积的测量没有（填“有”或“没有”）影响．

Answer 1

分析 （1）根据氯气、氯化氢气体、饱和食盐水的性质分析；
（2）据装置的用途分析；
（3）氯气的性质和尾气处理的方法解答；
（4）方案Ⅰ：二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰，也会与硝酸银反应，故反应不可行；乙同学的方案：
（5）依据锌粒与稀盐酸反应生成氢气进行分析解答；
（6）化学反应释放热量，气体体积具有热胀冷缩的特点．
（7）氢气的密度比空气小解答．

解答 解：（1）二氧化锰与浓盐酸来制备氯气，制取的气体中常混有挥发出的氯化氢气体，装置B的作用为除去氯化氢气体；
（2）根据装置C判断，气体长进短出，说明气体的密度比空气大；
（3）氯气有毒，排放在空气中会造成污染，故用氢氧化钠溶液吸收，反应的方程式为：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；
（4）方案Ⅰ：方案Ⅰ中操作m的名称为干燥；二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰，也会与硝酸银反应，故不能用来测定残余液中盐酸的质量，反应不可行；
（5）①方案Ⅱ：将锌转移到残留溶液中，反应的方程式为：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
③解：设残余液中的HCl的质量为x
Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑
73         2
x     0.09 g/L×0.1835 L
$\frac{73}{x}=\frac{2}{0.09g/L×0.1835L}$
X=0.6 g                  
残余液中HCl的质量分数：$\frac{0.6g}{5g}$×100%=12.0%                
答：残余液中的HCl的质量分数为12.0%；
（6）将锌转移到残留溶液中，反应完毕后，每间隔1分钟读取气体体积．气体体积逐渐减小，气体体积逐渐减小的原因是气体未冷却到室温，当温度冷却到室温后，气体体积不再改变；
（7）氢气的密度比空气小，故Y形管内空气对气体体积的测量没有影响．
故答案为：
（1）除去氯气中混有的氯化氢气体；
（2）大；
（3）Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；
（4）干燥（或烘干）；   不可行；残余液中的MnCl₂也能与AgNO₃溶液反应生成沉淀，造成测量值偏大；
（5）①Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑
③残余液中的HCl的质量分数为12.0%．
（6）B；         
（7）没有．

点评 本题考查了对实验室制取气体的实验步骤的掌握和应用，以及依据酸的性质分析、设计实验的能力．