Question

2．实验室可用氯酸钾与密度为1.19g•cm^-3，溶质质量分数为36.5%的浓盐酸反应制取氯气．
I．反应方程式如下：1KClO₃+6HCl=1KCl+3Cl₂↑+3H₂O
（1）配平方程式，并用双线桥法表示上述反应中电子转移的方向和数目．
（2）若反应中被氧化的盐酸为5mol，则生成的氯气体积为67.2L（标准状况下）．
II．甲同学设计如图所示装置研究氯气能否与水发生反应，气体a是含有少量空气和水蒸气的氯气．请回答下列问题：
（1）证明氯气和水反应的实验现象为装置B中的有色布条不褪色，装置C中的有色布条褪色，反应的化学方程式是Cl₂+H₂O?HCl+HClO．
（2）若将氯气通入石灰乳制取漂白粉，反应的化学方程式是2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，漂白粉溶于水后，遇到空气中的CO₂，即产生漂白、杀菌作用，反应的化学方程式是CO₂+Ca（ClO）₂+H₂O=CaCO₃+2HClO、2HClO═2HCl+O₂↑．
III．乙同学用上述浓盐酸配置0.100mol•L^-1的稀盐酸480mL，下列说法正确的是B、C．
A．取用240mL的容量瓶
B．应量取上述浓盐酸的体积为4.2mL
C．定容摇匀后发现液面低于刻度线，再加蒸馏水与刻度线相切，所配溶液浓度偏小
D．定容时，仰视刻度线所配溶液浓度偏大
E．量取上述浓盐酸的体积时俯视刻度线所配溶液浓度偏大．

Answer 1

分析 I．（1）反应中KClO₃为氧化剂，HCl为还原剂，KClO₃中Cl从+5→0，降低5价，HCl中Cl从-1→0价，升高1价，根据化合价升降守恒配平方程式；
（2）根据被氧化的盐酸和生成氯气的关系，5HCl～3Cl₂↑进行解答；
II．（1）Cl₂与水发生反应，生成HCl和HClO，HClO具有漂白性，但干燥的HClO不能使B中的有色布条褪色，溶于C中的水，能使C中的有色布条褪色，据此解答；
（2）若将氯气通入石灰乳制取漂白粉，发生歧化反应，生成CaCl₂和Ca（ClO）₂；漂白粉溶于水后，遇到空气中的CO₂，即产生漂白、杀菌作用，反应产生了CaCO₃和HClO，HClO不稳定，易分解出HCl和O₂，据此写出方程式；
III．A．容量瓶容积不能小于480mL；
B．根据稀释定律，计算所需浓盐酸的量；
C．定容摇匀后发现液面低于刻度线，此时滴加蒸馏水至刻度线，会稀释溶液；
D．定容时仰视刻度线，水加入超过刻度线，溶液浓度减小；
E．量取上述浓盐酸的体积时俯视刻度线，取得量会偏小，导致配制浓度偏小．

解答 解：I．（1）反应中KClO₃为氧化剂，HCl为还原剂，KClO₃中Cl从+5→0，降低5价，HCl中Cl从-1→0价，升高1价，氧化还原反应中遵循化合价升降守恒，则反应的方程式应为：KClO₃+6HCl=HCl+3Cl₂↑+3H₂O，双线桥法表示电子转移，即，
故答案为：1；6；1；3；3；；
（2）设则生成的氯气体积为xL，由题意可知：KClO₃中Cl元素由+5价变为+0价，HCl中Cl元素由-1价变为0价，由方程式可知当有6molHCl参加反应时，有5mol被氧化；被氧化的盐酸与氯气的关系：5HCl～3Cl₂↑，则产生氯气的物质的量为3mol，标况下体积为V=3mol×22.4L/mol=67.2L，
故答案为：67.2L；
II．（1）Cl₂与水发生反应，生成HCl和HClO，HClO具有漂白性，但干燥的HClO不能使B中的有色布条褪色，溶于C中的水，能使C中的有色布条褪色，则证明氯气和水反应的实验现象为装置B中的有色布条不褪色，装置C中的有色布条褪色，反应的方程式为：Cl₂+H₂O?HCl+HClO
故答案为：装置B中的有色布条不褪色，装置C中的有色布条褪色；Cl₂+H₂O?HCl+HClO；
（2）若将氯气通入石灰乳制取漂白粉，发生歧化反应，生成CaCl₂和Ca（ClO）₂，反应的方程式为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，漂白粉溶于水后，遇到空气中的CO₂，即产生漂白、杀菌作用，反应产生了CaCO₃和HClO，HClO不稳定，易分解出HCl和O₂，反应的方程式为CO₂+Ca（ClO）₂+H₂O=CaCO₃+2HClO、2HClO═2HCl+O₂↑，
故答案为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；CO₂+Ca（ClO）₂+H₂O=CaCO₃+2HClO、2HClO═2HCl+O₂↑；
III．A．配置480mL的稀盐酸，容量瓶的规格不应用240mL的，故A错误；
B．根据稀释定律，稀释前后HCl的物质的量保持不变，c₁V₁=c₂V₂，应量取稀释前的浓盐酸的体积为V₁=$\frac{{c}_{2}{V}_{2}}{{c}_{1}}$=$\frac{0.100×480}{{c}_{2}}$，浓盐酸的密度为1.19g/cm³，溶质质量分数为36.5%，则该浓盐酸的浓度为${c}_{1}=\frac{1000ρ}{M}•ω$=11.9mol/L，则量取的浓盐酸的体积为${V}_{1}=\frac{0.100×480}{11.9}$=4.0mL，考虑到浓盐酸有挥发性，适当量取4.2mL可以减小误差，故B正确；
C．定容摇匀后发现液面低于刻度线，此时滴加蒸馏水至刻度线，会稀释溶液，使所配溶液浓度偏小，故C正确；
D．定容时仰视刻度线，水加入超过刻度线，溶液浓度减小，故D错误；
E．量取上述浓盐酸的体积时俯视刻度线，取得量会偏小，导致配制浓度偏小，故E错误．
故选BC．

点评 本题考查氯气的制备实验，题目综合性较强，侧重分析能力及实验能力及所学知识分析问题、解决问题的能力的综合考查，注意氯气的漂白性的探究实验原理，题目难度中等．注意发生的氧化还原反应及电子守恒、原子守恒的应用．题目难度中等，是中档题．