Question

4．实验室中所用少量氯气是用下列方法制取：
4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O
试回答下列问题：
（1）该反应是氧化还原反应，请指出MnO₂是氧化剂，HCl是还原剂，写出该反应的离子方程式4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O．
（2）集气瓶A中盛装的是饱和食盐水（注：氯气在饱和食盐水中溶解度很小，而氯化氢在饱和食盐水中的溶解度则很大），其作用是吸收挥发出来的HCl．
（3）氯气有毒，并有剧烈的刺激性，若吸入大量氯气，可中毒死亡，所以氯气尾气直接排入大气中，会污染环境．实验室中可采用NaOH溶液来吸收有毒的氯气．反应的化学方程式为2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O．
（4）将足量氯气溶于水制成的饱和氯水呈浅黄绿色，反应的化学方程式为Cl₂+H₂O?HCl+HClO，由于其见光易分解，因此需保存在棕色瓶中．取少量新制氯水滴在蓝色石蕊试纸上，试纸先变红后褪色，说明氯水具有的性质是酸性和漂白性（或酸性和氧化性）．向氯水中滴加经稀硝酸酸化的硝酸银溶液后产生的现象为生成白色沉淀，说明氯水中存在的微粒为Cl^-．

Answer 1

分析 实验室用加热浓盐酸与二氧化锰方法制取氯气，浓盐酸易挥发，制取的氯气中含有氯化氢，通过盛有饱和食盐水的洗气瓶分别除去氯化氢，氯气密度大于空气密度，应选择向上排空气法收集，氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，氯气能够与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，可以用氢氧化钠溶液吸收过量的氯气．
（1）该反应中Cl元素化合价由-1价变为0价、Mn元素化合价由+4价变为+2价，失电子的物质是还原剂；
（2）浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有氯化氢杂质；
（3）氯气有毒，能够与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，可以用氢氧化钠溶液吸收过量的氯气；
（4）新制氯水中存在Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，所含分子只有Cl₂和H₂O、HClO分子，所含的离子只有H⁺、Cl^-、ClO^-和OH^-，结合对应微粒的性质解答该题．

解答 解：实验室用加热浓盐酸与二氧化锰方法制取氯气，浓盐酸易挥发，制取的氯气中含有氯化氢，通过盛有饱和食盐水的洗气瓶分别除去氯化氢，氯气密度大于空气密度，应选择向上排空气法收集，氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，氯气能够与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，可以用氢氧化钠溶液吸收过量的氯气．
（1）由方程式可知，反应中-1价氯元素化合价升高为氯气中0价，二氧化锰中+4价锰元素化合价降低为+2价，存在化合价升降为氧化还原反应，氯化氢为还原剂，二氧化锰为氧化剂，反应实质：酸性环境下二氧化锰氧化氯离子生成氯气，本身被还原为二价锰离子，离子方程式为4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O，
故答案为：MnO₂；HCl；4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O；
（2）浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有氯化氢杂质，结合氯气在饱和食盐水中溶解度很小，而氯化氢在饱和食盐水中的溶解度则很大，所以可以用盛有饱和食盐水的洗气瓶除去氯气中的氯化氢；
故答案为：吸收挥发出来的HCl；
（3）氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O，故答案为：NaOH；2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O；
（4）将足量氯气溶于水制成的饱和氯水呈浅黄绿色，反应的化学方程式为Cl₂+H₂O?HCl+HClO，由于其见光易分解，因此需保存在棕色瓶中，氯水含有盐酸和次氯酸，溶液呈酸性，存在大量的H⁺，则pH＜7，向pH试纸上滴加新制氯水，溶液呈酸性，则先变红，但由于次氯酸具有漂白性，则最终试纸褪色，向氯水中滴加经稀硝酸酸化的硝酸银溶液，由于溶液中含有Cl^-，则生成AgCl沉淀，
故答案为：浅黄绿；Cl₂+H₂O?HCl+HClO；棕色；酸性和漂白性（或酸性和氧化性）；生成白色沉淀；Cl^-．

点评 本题以氯气的实验室制法来考查物质的性质以及制备实验的设计与评价，为高考常见题型，侧重于学生的分析、实验能力的考查，明确实验原理、装置的作用、利用元素的化合价分析氧化还原反应是解答本题的关键，难度不大．