Question

化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养．
（1）在实验室中用浓盐酸与MnO₂共热制取Cl₂并进行相关实验．
①写出反应的化学方程式

 

，氧化剂和还原剂的物质的量之比为

 

．
②下列收集Cl₂的正确装置是

 

．

③将Cl₂通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是

 

．
④设计实验比较Cl₂和Br₂的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl₄于试管中，

 

．
（2）工业制氯气是用电解饱和食盐水的方法．
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质．其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的

 

（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的

 

和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去．
②ClO₂和Cl₂均能将电镀废水中的CN^-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl^-．处理含CN^-相同时的电镀废水，所需Cl₂的物质的量是ClO₂的

 

倍．

Answer 1

考点：氯气的实验室制法

专题：卤族元素

分析：（1）①实验室用二氧化锰氧化浓盐酸来制备氯气反应方程式：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；氧化剂为二氧化锰，还原剂为 HCl，依据电子守恒计算反应比；
②依据氯气物理性质（氯气是一种密度大于空气，可溶于水的有毒气体）和装置特点解答；
③氯气溶于水后大部分氯气仍然以氯气分子形式存在，少部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸是弱电解质部分电离，依据氯水的成分解答；
④溴的四氯化碳显橙红色，氯气有强的氧化性能从溴化钠溶液中置换出溴，反应方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl；
（2）①盐酸要放在最后，来除去过量的氢氧化钠和碳酸钠，要先加过量的氯化钡除去硫酸根离子，然后用碳酸钠去除过量的钡离子；
②每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍．

解答： 解：（1）①实验室制备氯气反应方程式：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反应中氧化剂MnO₂，还原剂HCl，依据元素化合价变化分析计算，二氧化锰中锰元素化合价+4价变化为+2价，电子转移2e^-，还原剂反应的氯化氢为2mol，氧化剂和还原剂的物质的量之比为11：2；
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；1：2；
②A．只有进气口没有出气口，集气瓶内压强过大，易发生爆炸，故A错误；
B．该装置收集的是密度小于空气的气体，而氯气密度大于空气，且氯气有毒不能直接排放，故B错误；
C．该装置收集比空气密度大的气体氯气，剩余的氯气有毒需要用氢氧化钠溶液吸收，为防止倒吸，用倒扣在水面的漏斗，符合要求，故C正确；
D．氯气与氢氧化钠反应，得不到氯气，故D错误；
故选C．
③氯气和水反应的方程式：Cl₂+H₂O=HClO+HCl，氯水的成分：Cl₂、HCl、H₂O，H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-，具有强氧化性的含氯元素的微粒为：Cl₂、HClO、ClO^-；
故答案为：Cl₂、HClO、ClO^-；
（4）氯气有强的氧化性能从溴化钠溶液中置换出溴，溴的四氯化碳溶液显橙红色，取少量新制氯水和CCl₄于试管中，用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液、振荡使其充分反应，静置．发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙红色，反应方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl，
故答案为：用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液、振荡使其充分反应，静置，发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙红色；
（2）①要先除硫酸根离子，然后再除钙离子，碳酸钠可以除去过量的钡离子，如果加反了，过量的钡离子就没法除去，至于加氢氧化钠除去镁离子顺序不受限制，因为过量的氢氧化钠加盐酸就可以调节了，只要将三种离子除完了，过滤就行了，最后加盐酸除去过量的氢氧根离子碳酸根离子，其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的BaCl₂，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃，和NaOH溶液，充分反应后将沉淀一并滤去；
故答案为：BaCl₂；Na₂CO₃；
②依据电子守恒分析计算，每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，则所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍，故答案为：2.5．

点评：本题考查了氯气的实验室制法和氯水的成分和性质，氧化还原反应电子转移计算，题目难度不大，该部分内容是高考的热点，掌握基础是关键．