Question

某同学利用如图装置，研究氯气的性质．请据图回答：

（1）该同学制取氯气的反应原理是：

 

（写离子方程式）．
（2）实验过程中①处观察到的现象是

 

；②处现象说明氯气具有的性质是

 

．
（3）该实验操作的不足之处是

 

．
（4）在某温度下，将Cl₂通入NaOH溶液中，反应得到含有NaClO与NaClO₃物质的量之比为1：1的混合液，此反应的化学方程式是

 

．气体CO₂也能与NaOH反应，将一定量的CO₂通入到200mL 1mol/L NaOH溶液中，充分反应后低温蒸干，得到的固体为9.3g，求得到固体的成分和质量分别为

 

，

 

．

Answer 1

考点：氯气的实验室制法,氯、溴、碘的性质实验

专题：实验题

分析：（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸具有酸性，次氯酸具有漂白性；
氯气具有强的氧化性，能够氧化碘离子生成单质碘；
（3）氯气有毒，直接排放易造成污染；
（4）根据转移电子守恒、原子个数守恒，结合反应物、生成物书写方程式；
根据钠元素守恒的思想设氢氧化钠中的钠元素全部转化为碳酸钠，确定碳酸钠应有的质量，依据固体质量为9.3g判断，是否含有氢氧化钠；依据钠原子守恒计算各种物质的质量．

解答： 解：（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）氯气和水反应生成HCl和HClO，酸使紫色石蕊试液变红色，但HClO具有漂白性，能使红色褪色，所以看到的现象是棉花先变红后褪色；氯气具有氧化性，能将碘离子氧化物碘，碘遇淀粉试液变蓝色；
故答案为：棉花先变红，后褪色；氧化性；
（3）氯气有毒不能直接排空，所以要有尾气处理装置，该装置中没有尾气处理装置；
故答案为：未进行尾气处理；
（4）Cl₂通入NaOH溶液中，反应得到含有ClO^-与ClO₃^-物质的量之比为1：1的溶液，氯元素的化合价升高为+1价和+5价，依据氧化还原反应的规律，所以产物肯定含有氯化钠，此时氯元素的化合价降低，依据ClO^-与ClO₃^-物质的量之比为1：1，设NaClO₃和NaClO的系数都是1，则发生的反应为：4Cl₂+8NaOH=6NaCl+NaClO₃+NaClO+4H₂O；
200mL 1mol/L NaOH溶液中，含有氢氧化钠的物质的量为：0.2L×1mol/L=0.2mol，依据钠原子守恒，若全部转化为碳酸钠，则其物质的量为0.1mol，质量为：0.1mol×106g/mol=10.6g，大于9.3g，所以最终固体除了碳酸钠外，还有氢氧化钠固体；
设碳酸钠的物质的量是x，氢氧化钠的物质的量是y，根据钠元素守恒，则：①、2x+y=0.2mol；根据质量关系则②、40y+106x=9.3g，联立方程①②，解得x=0.05mol，y=0.1mol，所以其中Na₂CO₃ 的质量为0.05mol×106g/mol=5.3g，NaOH的质量为0.1mol×40g/mol=4.0g；
故答案为：4Cl₂+8NaOH=6NaCl+NaClO₃+NaClO+4H₂O；Na₂CO₃、NaOH；Na₂CO₃为5.3g、NaOH4.0g．

点评：本题考查了氯气的制备和性质检验依据有关方程式的计算，明确氯气制备原理和性质是解题关键，题目难度中等．