题目内容
实验室用浓盐酸、MnO2共热制Cl2,再用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉。现已知反应:
2Cl2+2Ca(OH)2
Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
温度稍高即发生副反应:6Cl2+6Ca(OH)2
Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
现有三个同学分别设计的三套实验装置如下:
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(1)请从①不容易控制反应速率,②容易控制反应速率,③有副反应发生,④可防止副反应发生,⑤污染环境,⑥可防止污染环境几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评析,并选择符合题目要求的选项填在空格内。
| 优点 | 缺点 | |
| 甲装置 | ||
| 乙装置 | ||
| 丙装置 |
(2)上述装置中,甲由A、B两部分组成,乙由C、D、E三部分组成,再由F、G两部分组成。请从上述装置中,选取合理的组成部分,组装一套较完善的实验装置,装置各部分的连接顺序(按气流从左到右的方向)是________________________。
(3)实验中若用12 mol·L-1的浓盐酸100 mL与足量的MnO2反应,最终生成Ca(ClO)2的物质的量_______________0.15 mol(填“大于”“小于”或“等于”),其原因是____________(假定各步反应均无反应物损耗,且无副反应发生)。
(1)
| 优点 | 缺点 | |
| 甲装置 | ④ | ①⑤ |
| 乙装置 | ⑥ | ①③ |
| 丙装置 | ② | ③⑤ |
(2)F、B、E
(3)小于 浓盐酸随反应的进行而变为稀盐酸,从而使反应停止
解析:
(1)对于甲装置,制备氯气不易控制反应速率,Cl2和Ca(OH)2反应后未对尾气加以处理,造成环境污染。因为Cl2和Ca(OH)2在冷却情况下反应,所以可防止温度高而发生副反应。用同样方法判断乙装置,不易控制反应速率,有副反应发生,因有吸收多余氯气的装置,所以可防止污染环境。装置丙因使用了分液漏斗装置,所以容易控制反应速率,但反应有副反应发生,另因为没有吸收余气的装置,所以会污染环境。(2)从控制反应速率、防止副反应发生和可防止污染环境三方面考虑,可知较完善的实验装置的各部分连接顺序是F、B、E。(3)根据方程式:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2+2H2O ①
2Cl2+2Ca(OH)2
CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O ②
反应①中含1.2 mol的氯化氢的浓盐酸随着反应进行,浓度减小,生成的Cl2的物质的量小于
mol,即0.3 mol,所以Ca(ClO)2的物质的量应小于0.15 mol。
根据如图所示步骤并参考表格数据,回答下列问题.
生成氢氧化物沉淀的pH
| 物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
| Fe(OH)2 | 2.7 | 3.7 |
| Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 |
| Mn(OH)2 | 8.3 | 9.8 |
(2)锰粉经浓盐酸浸取,过滤I除去不溶杂质后,向滤液中加入足量H2O2溶液,其作用是
(3)过滤Ⅰ所得滤液经氧化后,需加入NaOH溶液调节pH约为5.1,其目的是
(4)过滤Ⅱ所得滤液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9,使Mn2+氧化得到MnO2,反应的离子方程式为
(5)实验室进行过滤操作时.需要用到的玻璃仪器有
回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe、乙炔和黑炭等),由锰粉制取MnO2的步骤如下图所示。
![]()
生成氢氧化物沉淀的pH
|
物质 |
开始沉淀 |
沉淀完全 |
|
Fe(OH)3 |
2.7 |
3.7 |
|
Fe(OH)2 |
7.6 |
9.6 |
|
Mn(OH)2 |
8.3 |
9.8 |
根据上图所示步骤并参考表格数据,回答下列问题。
(1)在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉,所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为___________________________________________
(2)锰粉经浓盐酸浸取,过滤Ⅰ除去不溶杂质后,向滤液中加入足量H2O2溶液,其作用是____________________________________________________________。
(3)过滤Ⅰ所得滤液经氧化后,需加入NaOH溶液调节pH约为5.1,其目的是___________________________________________________________。
(4)过滤Ⅱ所得滤液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9,使Mn2+氧化得到MnO2,反应的离子方程式为_____________________________________________。
(5)实验室进行过滤操作时,需要用到的玻璃仪器有________________________