题目内容

15．某小组探究Cl2的制备方法和相关性质设计如下实验．请回答下列问题：
（1）实验室用装置A制备C12的化学方程式为4HCl（浓）+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（2）①实验室在没有浓盐酸情况下，常用浓硫酸、食盐和二氧化锰在加热条件下制取氯气，则氧化剂与还原剂的质量之比为29：39．
②某研究性学习小组在查阅相关资料时发现二氧化锰与浓硫酸在加热条件下可产生O2和MnS04，其反应方程式为2Mn02+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnSO4+O2↑+2H20．
③选用如图所示装置（装置可重复使用）和适当试剂，依次验证氯水的酸性、漂白性和氧化性，并证明制备C12时生成了O2．


供选试剂：MnO2、浓硫酸、食盐、饱和食盐水、紫色石蕊试液、酚酞试液、KBr溶液和CCl4的混合液、碱石灰、蒸馏水．将所用装置或仪器的序号按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称或化学式．
选用的仪器加入的试剂
A二氧化锰、浓硫酸、食盐
B饱和食盐水
  
BKBr溶液和CCl4的混合液
  
D 
④证明有氧气生成的操作及现象是将D收集的气体用带火星的木条检验，如果带火星的木条复燃，则证明是氧气．
⑤实验结束后，振荡盛有KBr溶液和CCl4的混合溶液的洗气瓶，现象为溶液分层，上层无色，下层为橙色．

分析 （1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）①常用浓硫酸、食盐和二氧化锰在加热条件下制取氯气，发生反应的化学方程式为2NaCl+3H2SO4（浓）+MnO2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaHSO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O，据此解答；
②信息给出浓硫酸能与二氧化锰反应生成氧气，反应方程式可根据电子守恒、原子守恒写出；
③实验的组装顺序一般是：发生装置、洗气装置、检验装置、尾气处理装置等，所以该实验的流程为：A装置产生氯气→饱和食盐水除去混有的氯化氢（B装置）→通入石蕊试液（B装置）→通入KBr溶液和CCl4的混合液溶液（B装置）→通入碱石灰尾气处理（C装置）→排水法收集氧气（D装置）；
④将D收集的气体用带火星的木条检验，如果带火星的木条复燃，则证明是氧气；
⑤氯气具有强氧化性，氯气将溴离子氧化生成溴单质，溴易溶于有机溶剂，出现分层现象．

解答 解：（1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水，化学反应方程式为：4HCl（浓）+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，
故答案为：4HCl（浓）+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O；
（2））①常用浓硫酸、食盐和二氧化锰在加热条件下制取氯气，发生反应的化学方程式为2NaCl+3H2SO4（浓）+MnO2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaHSO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O，氧化剂是二氧化锰，还原剂是氯化钠，它们的物质的量之比是1：2，质量之比为$\frac{87}{58.5×2}$=$\frac{29}{39}$，
故答案为：29：39；
②根据题给信息知，在加热条件下，浓硫酸和二氧化锰反应生成硫酸锰、氧气和水，反应方程式为：2Mn02+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2MnSO4+O2↑+2H20，
故答案为：2Mn02+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2MnSO4+O2↑+2H20；
③从实验目的结合所供试剂知，A装置产生氯气→饱和食盐水除去混有的氯化氢（B装置）→通入石蕊试液检验氯气使紫色石蕊试液变色、再褪色的实验（B装置）→通入KBr溶液和CCl4的混合液验证氯气的氧化性比溴单质的氧化性强的实验（B装置）→通入碱石灰做尾气处理（C装置）→排水法收集氧气（D装置），
故答案为：

选用的仪器加入的试剂
A二氧化锰、浓硫酸、食盐
B饱和食盐水
 B 紫色石蕊试液
BKBr溶液和CCl4的混合液
 C 碱石灰
D蒸馏水 
④将D收集的气体用带火星的木条检验，如果带火星的木条复燃，则证明是氧气，
故答案为：将D收集的气体用带火星的木条检验，如果带火星的木条复燃，则证明是氧气；
⑤氯气将溴离子氧化生成溴单质，反应离子方程式为：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，溴易溶于有机溶剂，实验结束后，振荡盛有KBr溶液和CCl4的混合溶液的洗气瓶时，会出现分层现象，由于四氯化碳的密度比水大，所以上层为水层，无色，下层为有机层，橙色，
故答案为：溶液分层，上层无色，下层为橙色．

点评 本题考查了氯气的实验室制法及性质实验方案的设计，明确氯气的性质是解本题关键，难点是实验方案的设计，根据“发生装置、洗气装置、检验装置、尾气处理装置等”来设计实验即可，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
11．如图所示的装置最适宜于收集的气体是（　　）
A．HClB．NH3C．NOD．NO2
12．在由铜片、铁片和250mL稀H2SO4组成的原电池中，若铜片上放出4.48L（标准状况下）的H2，H2SO4恰好用完，则产生这些气体消耗的Fe的质量为多少？原稀H2SO4的物质的量浓度为多少？
3．某实验小组以H2O2的分解为例，研究反应物浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响．在常温下按照如下方案完成实验．
分 组 实 验催化剂
①10mL  5%的H2O2溶液无
②10mL  2%的H2O2溶液无
③10mL  5%的H2O2溶液1mL 0.1mol/L的FeCl3溶液
④10mL  5%的H2O2溶液+少量盐酸1mL 0.1mol/L的FeCl3溶液
⑤10mL  5%的H2O2溶液+少量NaOH溶液1mL 0.1mol/L的FeCl3溶液
（1）关于催化剂在化学反应中的作用，下列叙述正确的是AD（填字母）．
A．使反应活化能降低  B．使反应焓变减小  C．使平衡常数增大    D．使反应速率加快
（2）实验①和②的目的是探究反应物浓度对反应速率的影响．实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论．资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解．为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是：向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中）．
（3）实验③④⑤中，测得生成O2的体积随时间变化关系如图．分析该图可得出的结论是：碱性环境可加快反应速率；酸性环境可减慢反应速率．
10．过氧化钙（CaO2）难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面．如图是以大理石（主要杂质是氧化铁）等为原料制取过氧化钙（CaO2）的流程．

请回答下列问题：
（1）操作①应包括下列操作中的A、B、E．（填序号）
A．溶解　B．过滤　C．蒸馏　D．分液　E．蒸发结晶
（2）用氨水调节pH至8～9的目的是除去Fe3+．
（3）若测得滤液C中c（CO32-）=10-3 mol/L，则Ca2+是（填“是”或“不”）沉淀完全．[已知c（Ca2+）≤10-5 mol/L时即可视为沉淀完全；Ksp（CaCO3）=4.96×10-9]
（4）若在滤液C中，加入HNO3使溶液呈酸性以得到副产物NH4NO3，则酸化后溶液中c（NH4+）＜c（NO3-）（填“≥”、“≤”、“＜”、“＞”或“=”）．
（5）操作②是：在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀．写出该反应的化学方程式CaCl2+H2O2=CaO2↓+2HCl；用简要的文字解释用氢氧化钠调节pH至9～11的原因加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO2沉淀的生成．
（6）已知大理石含CaCO3的质量分数为a，m g大理石可以制得n g CaO2，请计算：CaCO3转化为CaO2过程中，Ca原子的利用率$\frac{25n}{18am}$×100%．
20．某化学兴趣小组利用如图装罝进行某些物质的制备和性质实验（图中部分夹持装置省略）．
（1）为制取干燥氨气，可将装置C与D连接，C中橡皮管的作用是平衡分液漏斗与圆底烧瓶中压强，便于液体顺利流下；装置D中的固体宜选用碱石灰．
（2）利用装罝A和E组合实验可比较Cl2和I2的氧化性强弱．若E中盛有混合液体，下层是CCl4，充分反应后，振荡E，观察到能证明Cl2和I2氧化性强弱的实验现象是四氯化碳层由无色变为紫红色，其反应的离子方程式为Cl2+2I-=2Cl-+I2．
（3）在装罝B中装满水可用来收集NO，此时NO气体的入口是②（填①或②）．
（4）利用装罝F可在实验室中制备对氯苯甲酸（），有关反应、数据和实验步骤如下：
熔点/℃沸点/℃颜色水溶性相对分子质量
对氯甲苯7.5162无色难溶126.5
对氯苯甲酸243275白色微溶156.5
对氯苯甲酸钾具有盐的通性，属于可溶性盐
实验步骤：在装置F250mL的三颈烧瓶中加入一定量的催化剂、适量KMnO4、100mL水；安装好装置，在滴液漏斗中加入6.00mL对氯甲苯（6.42g），在温度约93℃时，逐滴滴入对氯甲苯，并控制温度在93℃左右，反应2小时，过滤，将滤渣用热水洗涤，使洗涤液与滤液合并，并加入稀硫酸酸化、加热浓缩，再过滤，将滤渣用冷水洗涤，干燥后称量滤渣质量为7.19g．清回答下列问题：
①量取6．OOmL对氯甲苯应选用的仪器是C（填正确选项的编号）．
A.10mL量筒    B.50mL容量瓶   C.25mL酸式滴定管   D.25mL碱式滴定管
②控制温度在93℃左右的加热方法是水浴加热．
③将洗涤液与滤液合并后加入稀硫酸酸化时，可观察到的实验现象是产生白色沉淀．
④本实验的产率约为D（填正确选项的编号）．
A.60%    B.70%    C.80%      D.90%
7．甲苯（）是一种重要的化工原料，能用于生产苯甲醛（）、苯甲酸（）等
产品．下表列出了有关物质的部分物理性质，请回答：
名称性状熔点（℃）沸点（℃）相对密度（ρ水=1g/cm3）溶解性
水乙醇
甲苯无色液体易燃易挥发 -95  110.60.8660 不溶互溶
苯甲醛 无色液体-26 179 1.0440 微溶互溶
苯甲酸 白色片状或针状晶体122.1 249 1.2659 微溶易溶
注：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶．
实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛．实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂，再加入15mL冰醋酸和
2mL甲苯，搅拌升温至70℃，同时缓慢加入12mL过氧化氢，在此温度下搅拌反应3小时．
（1）装置a的名称是球形冷凝管，主要作用是冷凝回流，防止甲苯挥发导致产率降低．三颈瓶中发生反应的化学方程式为，此反应的原子利用率理论上可达66.25%．
（2）经测定，反应温度升高时，甲苯的转化率逐渐增大，但温度过高时，苯甲醛的产量却有所减少，可能的原因是温度过高时过氧化氢分解速度加快，实际参加反应的过氧化氢质量减小，影响产量．
（3）反应完毕后，反应混合液经过自然冷却至室温时，还应经过过滤、蒸馏（填操作名称）等操作，才能得到苯甲醛粗产品．
（4）实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时，会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸．
①若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸，正确的操作步骤是dacb（按步骤顺序填字母）．
a．对混合液进行分液                 b．过滤、洗涤、干燥
c．水层中加人盐酸调节pH=2         d．与适量碳酸氢钠溶液混合震荡
②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定，可称取2.500g产品，溶于200mL乙醇配成溶液，量取所得的乙醇溶液20.00mL于锥形瓶，滴加2～3滴酚酞指示剂，然后用预先配好的0.1000moL/KOH标准液滴定，到达滴定终点时消耗KOH溶液18.00mL．产品中苯甲酸的质量分数为87.84%．下列情况会使测定结果偏低的是ad（填字母）．
a．滴定时俯视读取耗碱量             b．KOH标准液长时间接触空气
c．配置KOH标准液时仰视定容       d．将酚酞指示剂换为甲基橙溶液．
4．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是（　　）
①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤CO2　⑥C2H2．
A．①②③B．③④⑤⑥C．①③⑥D．③⑤⑥
5．某有机物X（C13H14O8）分子中含有多种官能团，其结构为 （其中I、II为未知部分的结构）：为推测X的分子结构，现进行如图所示的转化．

已知：①E分子中检测到18O原子，向E的水溶液中滴入FeCl3溶液显紫色，E的核磁共振氢谱中有4组峰，且峰面积之比为1：2：2：1，E与NaHCO3反应有CO2产生；②G的分子式为C2H2O4．请回答下列问题：
（1）E分子所含官能团的名称是羧基、羟基；X溶液遇FeCl3溶液不显紫色，则X的结构简式为．
（2）写出B与G反应生成M（分子内含有六元环）的化学方程式：．
（3）F有特殊愉快的酸味，可作为食品饮料的添加剂；F的聚合物具有良好的生物相容性，可作为手术缝合线等材料广泛应用于生物医药和生物材料领域．由B经过下列途径可合成F：

已知：RCH2COOH$→_{催化剂}^{Cl_{2}}$；RCH2Br$→_{②H_{2}O/H+}^{①NaCN}$RCH2COOH
①N→T的反应类型是取代反应，N的结构简式是．
②写出T→F的第一步反应的化学方程式：．
（4）E有多种同分异构体，写出符合下列条件的所有同分异构体的结构简式：、、．
①属于芳香族化合物；②能发生银镜反应；③苯环上的一氯代物只有2种．

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