Question

20．工业上主要采用电解饱和食盐水的方法来制取Cl₂、H₂、NaOH．请回答下列问题：
（1）请写出电解过程中发生反应的离子方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（2）若电解池的容积为10L，电解一段时间后共收集到11.2L（标准状况）气体．请计算此时溶液中NaOH的物质的量浓度为0.05mol/L（假设电解过程中溶液的体积不变）．
（3）现用MnO₂与浓盐酸反应在实验室中制取氯气，再用铜粉和氯气制取少量CuCl₂，其实验流程示意图如下：

上图中“→”表示气流方向．请完成下列填空．
①请写出A 中发生反应的化学反应方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑；
②B中选用的试剂是：饱和食盐水；C中选用的试剂是浓硫酸；
③E中反应的离子方程式为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂0．

Answer 1

分析 （1）用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上水得电子生成氢气同时生成NaOH，阳极上氯离子失电子生成氯气；
（2）电池反应式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，根据反应式知，每生成2mol气体则生成2molNaOH，电解一段时间后共收集到11.2L（标准状况）气体，生成气体的物质的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，则生成NaOH0.5mol，根据c=$\frac{n}{V}$计算c（NaOH）；
（3）实验室用浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气，因为浓盐酸具有挥发性，所以得到的氯气中含有HCl，用饱和是食盐水除去氯气中的HCl，然后用浓硫酸干燥氯气得到较纯净、干燥的氯气，D中氯气和Cu在点燃条件下反应生成氯化铜，因为氯气有毒，则不能直接排空，应该用碱液处理尾气．

解答 解：（1）用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上水得电子生成氢气同时生成NaOH，阳极上氯离子失电子生成氯气，电池反应离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（2）电池反应式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，根据反应式知，每生成2mol气体则生成2molNaOH，电解一段时间后共收集到11.2L（标准状况）气体，生成气体的物质的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，则生成NaOH0.5mol，c（NaOH）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.5mol}{10L}$=0.05mol/L，
故答案为：0.05mol/L；
（3）实验室用浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气，因为浓盐酸具有挥发性，所以得到的氯气中含有HCl，HCl极易溶于水，氯化钠抑制氯气溶解，所以用饱和是食盐水除去氯气中的HCl，浓硫酸具有吸水性且和氯气不反应，所以用浓硫酸干燥氯气得到较纯净、干燥的氯气，D中氯气和Cu在点燃条件下反应生成氯化铜，因为氯气有毒，则不能直接排空，应该用碱液处理尾气．
①A中发生反应的化学反应方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑；
②HCl极易溶于水，氯化钠抑制氯气溶解，所以用饱和是食盐水除去氯气中的HCl，浓硫酸具有吸水性且和氯气不反应，所以用浓硫酸干燥氯气得到较纯净、干燥的氯气，则B中选用的试剂是饱和食盐水，C中选用的试剂是浓硫酸，故答案为：饱和食盐水；浓硫酸；
③E中盛放碱液，氯气和碱液反应即E中反应的离子方程式为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂0，故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂0．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及实验室和工业制取氯气，明确实验原理、物质性质是解本题关键，侧重考查学生实验设计、实验分析能力，知道（3）题流程图中气体成分及发生的反应，题目难度不大．