Question

5．如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持及加热仪器已略）．

（1）制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸，则相关的化学反应方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl₂中混有的HCl；同时装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象B中长颈漏斗中有水柱上升．
（2）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入d．

	a	b	c	d
Ⅰ	干燥的有色布条	干燥的有色布条	湿润的有色布条	湿润的有色布条
Ⅱ	碱石灰	硅胶	浓硫酸	无水氯化钙
Ⅲ	湿润的有色布条	湿润的有色布条	干燥的有色布条	干燥的有色布条

（3）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱．当向D中缓缓通入少量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为黄（橙黄、橙色、橙红等）色，打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡．观察到的现象是E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色．
（4）装置F中用足量的NaOH溶液吸收余氯，试写出相应的离子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（5）如果将过量二氧化锰与20mL 12mol•L^-1的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气小于0.06mol．（填“大于”“小于”“等于”），若有17.4g的MnO₂被还原，则被氧化的HCl的质量为14.6g．

Answer 1

分析 （1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水；制取的氯气中含有氯化氢杂质，依据氯气和氯化氢气体的性质选择合适的除杂剂，结合装置中气体压强变化分析现象；
（2）验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性；
（3）氯气的氧化性强于溴，溴的氧化性强于碘，据此解答；
（4）氯气有毒，直接排放容易造成空气污染，氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，可以被氢氧化钠吸收；
（5）过量二氧化锰与盐酸反应，随反应进行浓盐酸变为稀盐酸不再生成氯气；根据二氧化锰和作还原剂的HCl之间的关系式计算．

解答 解：（1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水，方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；制取的氯气中含有氯化氢杂质，氯化氢易溶于水，氯气在饱和食盐水中溶解度不大，选择饱和食盐水吸收氯气中的氯化氢，装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，发生堵塞时B中的，压强增大，B中长颈漏斗中液面上升，形成水柱；
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O； 除去Cl₂中混有的HCl；B中长颈漏斗中有水柱上升；      
（2）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性，选项中abc的Ⅱ中都是干燥剂，再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性，所以C中I、II、III依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条，所以选d；
故答案为：d；    
（3）D中是溴化钠，当向D中缓缓通入少量氯气时，氯气和溴化钠反应生成溴单质，可以看到无色溶液逐渐变为黄，所以现象为：溶液从无色变化为橙色；
溴单质的氧化性强于碘单质，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，碘单质溶于苯呈紫红色，振荡．观察到的现象是：E中溶液分为两层，上层（苯层）为紫红色；
故答案为：黄（橙黄、橙色、橙红等）； E中溶液分为两层，上层液体显紫红色；
（4）氯气有毒，直接排放容易造成空气污染，氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，可以被氢氧化钠吸收，反应的离子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（5）如果将过量的二氧化锰与20mL、12 mol•L^-1的盐酸混合加热，随反应进行浓盐酸变为稀盐酸不再生成氯气，充分反应生成氯气的物质的量小于0.06mol；17.4gMnO₂的物质的量=$\frac{17.4g}{87g/mol}$=0.2mol，反应中二氧化锰和被氧化的HCl的物质的量之比为1：2，有0.2mol二氧化锰参加反应，则有0.4molHCl被氧化，质量为0.4mol×36.5g/mol=14.6g；
故答案为：小于；14.6g．

点评 本题考查性质实验方案的制备，为高频考点，把握氯气的性质、制法、装置的作用及氧化还原反应原理为解答的关键，注意同主族元素性质的递变规律，题目难度中等．