题目内容

10．1774年瑞典化学家舍勒利用软锰矿与浓盐酸制取了氯气，某同学依据舍勒制取氯气的反应原理设计了如下所示的实验装置图1．已知：I：氧化性Cl2＞HIO3＞I2
Ⅱ：
弱酸HClOH2CO3
电离平衡常数K=4.7×10-8K1=4.3×10-7K2=5.6×10-11
请回答下列问题：

（1）A为Cl2的发生装置，从①②③装置图2中选择合适的装置为②（填序号）．
（2）A中发生反应的离子方程式MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（3）若制得标准状况3.36L Cl2需要质量分数为36.5%、密度为1.29g/mL浓盐酸的体积为D（填序号）．
A 50mL      B.25mL     C．大于50mL    D．大于25ml
（4）为验证氯气的性质，进行如下实验：
①将氯气通过B、C装置，该同学发现B与C现象相同，其原因可能是  氯气中含有水蒸气．
②为验证氯气与水的反应产物，将氯气通入饱和的NaHCO3溶液，氯气与NaHCO3溶液反应的离子方程式为Cl2+HCO3-=Cl-+CO2↑+HClO．
③将足量的氯气通入KI淀粉溶液中，实验现象为先变蓝后褪色．
④本实验设计中还存在不足，请提出合理的改进方法：在A、B装置之间依次连接盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶．
（5）一定温度下，将Cl2通入NaOH溶液中生成的NaClO与NaClO3物质的量之比为1：3，则被氧化与被还原的Cl2物质的量之比为1：4．

分析 （1）依据反应物质状态与反应条件选择发生装置；
（2）盐酸与二氧化锰在加热条件反应生成氯化锰、氯气和水，据此书写离子方程式；
（3）依据n=$\frac{V}{Vm}$计算生成氯气的物质的量，依据方程式计算消耗氯化氢物质的量，依据C=$\frac{1000ρω}{M}$计算浓盐酸的物质的量浓度，依据V=$\frac{n}{c}$计算需要浓盐酸体积；
（4）①氯气不具有漂白性，次氯酸具有漂白性，氯气与水反应生成次氯酸；
②依据氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳解答；
③依据氯气的氧化性，和次氯酸的漂白性解答；
④依据浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，依据除杂原则选择除杂剂；
（5）根据氧化还原反应得失电子数目相等计算．

解答 解：（1）实验室用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下制备氯气，应选择发生装置为：固体+液体$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$，所以应选择②；
故答案为：②；
（2）加热条件下，实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，二者反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O，
故答案为：MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O；
（3）标准状况3.36L Cl2物质的量为：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，依据方程式：MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，可知消耗氯化氢物质的量为：0.15mol×4=0.6mol，质量分数为36.5%、密度为1.29g/mL浓盐酸物质的量浓度C=$\frac{1000×1.29×36.5%}{36.5}$=12.9mol/L，则需要浓盐酸体积V=$\frac{0.6mol}{12.9mol/L}$=0.0465L，即46.5mL，
故选：D；
（4）①将氯气通过B、C装置，该同学发现B与C现象相同，说明B、C都有次氯酸生成，则原因可能是  氯气中含有水蒸气；
故答案为：氯气中含有水蒸气；
②氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的离子方程式：Cl2+HCO3-=Cl-+CO2↑+HClO；
故答案为：Cl2+HCO3-=Cl-+CO2↑+HClO；
③足量的氯气通入KI淀粉溶液中，部分氯气与碘化钾反应生成单质碘，单质碘遇到淀粉变蓝，部分氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸具有漂白性，所以看到现象为：先变蓝后褪色；
故答案为：先变蓝后褪色；
④浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，为防止对实验造成干扰，在A、B装置之间依次连接盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶，分别出去氯气和水蒸气；
故答案为：在A、B装置之间依次连接盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶；
（5）将Cl2通入NaOH溶液中，反应得到NaClO、NaClO3的混合溶液，ClO-与ClO3-的浓度之比为1：3，根据氧化还原反应得失电子数目相等，
则发生反应为：10Cl2+20NaOH═NaClO+3NaClO3+16NaCl+H2O，
则Cl2与NaOH溶液反应时被氧化的氯原子与被还原的氯原子的物质的量之比为（1+3）：16=1：4，
故答案为：1：4．

点评 本题以氯气的制备为载体，考查了氯气制备原理、氯气、氯水的性质，明确制备原理及相关物质的性质是解题关键，侧重考查学生分析实验能力，题目难度中等．

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