题目内容

2．在实验室里可用如图所示装置来制取氯酸钠、次氯酸钠和探究氯水的性质． 如图中：
①为氯气发生装置；
②的试管里盛有15mL 30% NaOH溶液来制取氯酸钠，并置于热水浴中；
 ③的试管里盛有15mL 8% NaOH溶液来制取次氯酸钠，并置于冰水浴中；
④的试管里加有紫色石蕊试液；   
⑤为尾气吸收装置．请填写下列空白：
（1）制取氯气时，在烧瓶里加入一定量的二氧化锰，通过分液漏斗（填写仪器名称）向烧瓶中加入适量的浓盐酸．实验室制Cl2的化学方程式MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O；
实验时为了除去氯气中的HCl气体，可在①与②之间安装盛有C（填写下列编号字母）的净化装置．
A．碱石灰   B．氢氧化钠溶液 C．饱和食盐水  D．浓硫酸
（2）如果将过量二氧化锰与20mL 12mol•L-1的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气
小于 0.06mol．（填“大于”“小于”“等于”），若有17.4g的MnO2被还原，则被氧化的HCl质量为142g．
（3）比较制取氯酸钠和次氯酸钠的条件，二者的差异是①所用NaOH浓度不同；②反应控制的温度不同．
（4）实验中可观察到④的试管里溶液的颜色发生了如下变化，请填写如表中的空白．
实验现象原因
溶液最初从紫色逐渐变为红色氯气与水反应生成的H+使石蕊变色
随后溶液逐渐变为无色HClO有强氧化性，体现漂白作用是其褪色
然后溶液从无色逐渐变为溶液颜色变为浅绿色色溶液中溶解了大量的氯气，体现浅绿色

分析 （1）实验室制备氯气用浓盐酸和二氧化锰在加热条件反应，所用反应仪器为分液漏斗和圆底烧瓶，可用饱和食盐水除杂；
（2）氯化氢易挥发，二氧化锰只能与浓盐酸发生反应，与稀盐酸不反应；根据二氧化锰和作还原剂的HCl之间的关系式计算；
（3）在加热条件下，氯气与浓NaOH溶液反应生成氯酸钠，在常温以下，氯气与稀NaOH溶液反应生成次氯酸钠；
（4）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应生成的H+使石蕊变成红色，次氯酸具有强氧化性，将石蕊氧化为无色物质，所以反应现象为先变红，后褪色，反应后如继续通入氯气，氯气微溶于水，则为氯气的溶液，溶液呈黄绿色．

解答 解：（1）实验室制备氯气用浓盐酸和二氧化锰在加热条件反应，MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，所用反应仪器为分液漏斗和圆底烧瓶，生成氯气混有HCl气体，根据氯气难溶于饱和氯化钠溶液，HCl易溶于水，可用饱和食盐水除杂，
故答案为：分液漏斗；MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O；C；
（2）盐酸具有挥发性，加热促进氯化氢的挥发，随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，二氧化锰只能与浓盐酸发生反应，与稀盐酸不反应，所以反应生成氯气的物质的量小于0.06mol，17.4gMnO2的物质的量=$\frac{17.4g}{87g．mol}$=0.2mol，该反应中二氧化锰和被氧化的HCl的物质的量之比为1：2，有0.2mol二氧化锰参加反应，则有0.4molHCl被氧化，m（HCl）=nM=0.4mol×36.5g/mol=142g，
故答案为：小于；142g；
（3）根据题中信息可知，在加热条件下，氯气与浓NaOH溶液反应生成氯酸钠，在常温以下，氯气与稀NaOH溶液反应生成次氯酸钠，二者反应的浓度和温度都不相同．
故答案为：所用NaOH浓度不同；反应控制的温度不同；
（4）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应生成的H+使石蕊变成红色，次氯酸具有强氧化性，将石蕊氧化为无色物质，所以反应现象为先变红，后褪色，反应后如继续通入氯气，氯气微溶于水，则为氯气的溶液，溶液呈黄绿色，
故答案为：

HClO有强氧化性，体现漂白作用是其褪色
溶液颜色变为浅绿色溶液中溶解了大量的氯气，体现浅绿色
．

点评 本题考查了氯气的实验室制法，题目难度中等，明确氯气的有关化学反应原理是解本题关键，注意掌握氯气的漂白原理，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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12．下列物质中，只有氧化性、只有还原性，既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是（　　）
A．F2、K、Cl2B．Cl2、Al、H2C．NO2、Na、Br2D．O2、SO2、H2O
13．能正确表示下列反应的离子方程式为（　　）
A．硫化亚铁溶于稀硝酸中：FeS+2H+═Fe2++H2S↑
B．向明矾溶液中滴加Ba（OH）2溶液，恰好使SO42-沉淀完全：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2 Al（OH）3↓+3BaSO4↓
C．氯化钠与浓硫酸混合加热：H2SO4+2Cl-═SO2↑+Cl2↑+H2O
D．向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液；白色沉淀变成黑色2AgCl+S2-═Ag2S↓+2Cl-
10．请按指定要求完成下列问题．
（1）在3BrF3+5H2O═HBrO3+Br2+9HF+O2↑的反应中，3mol的BrF3参加反应时，被水所还原的BrF3的物质的量是$\frac{4}{3}$mol．
（2）已知砒霜As2O3与Zn可以发生如下反应：As2O3+6Zn+6H2SO4═2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O
①请用双线桥法标出电子转移的方向和数目．
②若生成0.2mol AsH3，则转移的电子数为1.2NA．
（3）二氧化氯（ClO2）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂，制备ClO2有下列两种方法：
方法一：2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二：2NaClO3+H2O2+H2SO4═2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O
①方法一中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1；
②若两种方法制备得到相同条件下相同体积的ClO2气体，则两方法中消耗的还原剂质量之比为73：34
③Cl2与ClO2均用作水处理剂，若它们中的氯元素均被还原为Cl-，则相同质量的ClO2是Cl2消毒效率的2.63倍．
17．0.2mol某烃A 在氧气中充分燃烧后，生成化合物B、C各1mol，试回答下列各题．
（1）烃A的分子式为C5H10．
（2）若取一定量的烃A完全燃烧后，生成B、C各3mol，则有42g烃A参加了反应，燃烧时消耗标准状况下的氧气100.8L．
（3）若烃A在一定条件下能与氯气发生取代反应，其一氯代物只有一种，则烃A的结构简式为．
（4）若烃A能使溴水褪色，在催化剂的作用下与H2加成，其加成产物经测定含有3个甲基，烃A可能的结构简式为CH3C（CH3）═CHCH3、CH2═C（CH3）CH2CH3、CH3CH（CH3）CH═CH2．
7．在3个2L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：3H2（g）+N2（g）$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH3（g）．按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物的投入量3molH2、2molN26molH2、4molN22molNH2
达到平衡的时间/min58
平衡时N2的浓度/mol．L-1c11.5
NH3的体积分数φ1φ2
混合气体的密度/g．L-1ρ1ρ2
下列说法不正确的是（　　）
A．容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v（H2）=0.3mol•L-1•min-1
B．2c1＜1.5
C．在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=$\frac{（2-2{c}_{1}）^{2}}{{c}_{1}•（3{c}_{1}-1.5）^{3}}$
D．2ρ1=ρ2
14．将一小块钠投入下列溶液时，既能产生气体又会出现白色沉淀的是（　　）
A．稀H2SO4B．氢氧化钠饱和溶液
C．硫酸铜溶液D．氯化铁溶液
11．分别向1L 0.5mol•L-1的NaOH溶液中加入①浓硫酸、②稀醋酸、③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为△H1、△H2、△H3，下列关系中正确的是（　　）
A．△H1＞△H2＞△H3B．△H1＜△H3＜△H2C．△H1＞△H2=△H3D．△H1=△H2＜△H3
4．由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点．为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发．燃料电池的燃料有氢气、甲醇、汽油等．
（1）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料．已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：
2H2（g）+O2 （g）=2H2O （l）△H=-571.6kJ•mol-1                 ①
CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.0kJ•mol-1  ②
写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-131.4kJ•mol-1．
（2）有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇一空气燃料电池．这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2-．
①电池正极发生的反应是O2+4e-=2O2-；
负极发生的反应是CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O．
②在稀土金属氧化物的固体电解质中，O2-的移动方向是从正极流向负极．
③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者却要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车．主要原因是：燃料电池的能量转化率高．

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