Question

14．某化学实验小组欲用下列装置制备纯净的氯气及含氯化物，并探究其性质．

（1）欲制备并收集一瓶纯净的氯气，选择图1中合适的装置，其连接顺序为：a（或b）、g、h、e、f、i、j、d（或m）（按气流方向，用小写字母表示）．根据选择的装置，写出制备氯气的化学方程式a对应：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（b对应）2KMnO₄+16HCl（浓）═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O．
（2）取100mL氯气与NaOH溶液反应生成的“84”消毒液，持续通入过量的SO₂，溶液中开始出现黄绿色，后黄绿色逐渐褪去．溶液变为黄绿色的可能原因是：
①溶液中Cl^-与ClO^-反应所致，设计实验方案确认这种可能性：取少量“84”消毒液于试管中，滴加硫酸，观察溶液是否变为黄绿色．
②ClO^-与SO₂反应所致，离子方程式为2ClO^-+SO₂=Cl₂+SO₄^2-；向反应后的溶液中先加入足量稀盐酸，再加入足量氯化钡溶液，经过滤、洗涤、干燥、称量，所得沉淀的质量为w g，则溶液中NaC1O的物质的量浓度为$\frac{20w}{233}$mol•L^-1．
（3）在加热条件下，氯气与NaOH溶液反应生成NaC1O₃和NaC1等，写出反应的离子方程式3Cl₂+6OH^-=ClO₃^-+5Cl^-+3H₂O．实验小组设计图2装置（加热装置略去）验证NaClO₃的性质．
已知：2NaClO₃+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄（稀）═2C1O₂↑+2CO₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O；C1O₂与氯气的化学性质相似．
控制装置A中分液漏斗活塞，缓慢滴加稀硫酸，观察到B装置中的现象是溶液变蓝；装置C吸收的物质是C1O₂和CO₂．

Answer 1

分析 （1）为制取、收集纯净干燥的氯气，并探究氯气的性质，A、B均可制备氯气，所制备的氯气中混有氯化氢气体和水蒸气，故依次选择饱和食盐水除去氯化氢，浓硫酸除去水蒸气，为除杂充分，导气管均应长进短出，F中收集干燥的氯气，氯气比空气密度大，故导气管也应长进短出，氯气污染空气，故选用碱液吸收；
（2）①依据次氯酸根离子和氯离子在酸溶液中会发生归中反应生成氯气，向漂粉精溶液中逐滴滴入硫酸，观察溶液颜色是否变为黄绿色；
②ClO^-与SO₂反应所致，则生成氯气和硫酸根离子，据此书写，沉淀为硫酸钡，由硫酸钡的质量结合化学方程式计算NaC1O的浓度；
（3）氯气与NaOH溶液反应生成NaC1O₃和NaC1，结合得失电子守恒和质量守恒书写；
图2中A装置发生反应：2NaClO₃+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄（稀）═2C1O₂↑+2CO₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O，C1O₂氧化KI为碘单质，使B装置中淀粉显蓝色，生成的C1O₂和二氧化碳在C中被氢氧化钠吸收．

解答 解：（1）为制取、收集纯净干燥的氯气，并探究氯气的性质，A、B均可制备氯气，若为A，则反应为：：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，若选用B，反应为：2KMnO₄+16HCl（浓）═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O，所制备的氯气中混有氯化氢气体和水蒸气，故依次选择饱和食盐水除去氯化氢，浓硫酸除去水蒸气，为除杂充分，导气管均应长进短出，F中收集干燥的氯气，氯气比空气密度大，故导气管也应长进短出，氯气污染空气，故选用碱液吸收，则连接顺序为：a（或b）、g、h、e、f、i、j、d（或m）；
故答案为：a（或b）、g、h、e、f、i、j、d（或m）；a对应：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（b对应）2KMnO₄+16HCl（浓）═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）①随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl^-发生反应．通过进一步实验确认这种可能性，漂粉精中成分为次氯酸钙、氯化钙，次氯酸根具有强氧化性在酸性溶液中可以氧化氯离子为氯气，方法为：取少量“84”消毒液于试管中，滴加硫酸，观察溶液是否变为黄绿色；
故答案为：取少量“84”消毒液于试管中，滴加硫酸，观察溶液是否变为黄绿色；
②ClO^-与SO₂生成氯气和硫酸根离子，离子方程式为：2ClO^-+SO₂=Cl₂+SO₄^2-；向反应后的溶液中先加入足量稀盐酸，再加入足量氯化钡溶液，经过滤、洗涤、干燥、称量，所得沉淀的质量为w g，该沉淀为硫酸钡沉淀，n（BaSO₄）=$\frac{w}{233}$mol，根据2ClO^-～SO₄^2-～BaSO₄，则溶液中NaC1O的物质的量浓度为
$\frac{2×\frac{w}{233}mol}{0.1L}$=$\frac{20w}{233}$mol/L；
故答案为：2ClO^-+SO₂=Cl₂+SO₄^2-；$\frac{20w}{233}$；
（3）氯气与NaOH溶液反应生成NaC1O₃和NaC1，结合得失电子守恒和质量守恒可得3Cl₂+6OH^-=ClO₃^-+5Cl^-+3H₂O；
图2中A装置发生反应：2NaClO₃+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄（稀）═2C1O₂↑+2CO₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O，C1O₂氧化KI为碘单质，使B装置中淀粉显蓝色，生成的C1O₂和二氧化碳在C中被氢氧化钠吸收；
故答案为：3Cl₂+6OH^-=ClO₃^-+5Cl^-+3H₂O；溶液变蓝；C1O₂和CO₂．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生知识综合应用、根据实验目的及物质的性质进行排列顺、实验基本操作能力及实验方案设计能力，综合性较强，注意把握物质性质以及对题目信息的获取于使用，难度中等．