Question

15．某小組探究Cl₂的制備方法和相關性質設計如下實驗．請回答下列問題：
（1）實驗室用裝置A制備C1₂的化學方程式為4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）①實驗室在沒有濃鹽酸情況下，常用濃硫酸、食鹽和二氧化錳在加熱條件下制取氯氣，則氧化劑與還原劑的質量之比為29：39．
②某研究性學習小組在查閱相關資料時發(fā)現(xiàn)二氧化錳與濃硫酸在加熱條件下可產生O₂和MnS0₄，其反應方程式為2Mn0₂+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnSO₄+O₂↑+2H₂0．
③選用如圖所示裝置（裝置可重復使用）和適當試劑，依次驗證氯水的酸性、漂白性和氧化性，并證明制備C1₂時生成了O₂．


供選試劑：MnO₂、濃硫酸、食鹽、飽和食鹽水、紫色石蕊試液、酚酞試液、KBr溶液和CCl₄的混合液、堿石灰、蒸餾水．將所用裝置或儀器的序號按連接順序由上至下依次填入下表，并寫出該儀器中應加試劑的名稱或化學式．

選用的儀器	加入的試劑
A	二氧化錳、濃硫酸、食鹽
B	飽和食鹽水
B	KBr溶液和CCl4的混合液
D

④證明有氧氣生成的操作及現(xiàn)象是將D收集的氣體用帶火星的木條檢驗，如果帶火星的木條復燃，則證明是氧氣．
⑤實驗結束后，振蕩盛有KBr溶液和CCl₄的混合溶液的洗氣瓶，現(xiàn)象為溶液分層，上層無色，下層為橙色．

Answer 1

分析 （1）二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水；
（2）①常用濃硫酸、食鹽和二氧化錳在加熱條件下制取氯氣，發(fā)生反應的化學方程式為2NaCl+3H₂SO₄（濃）+MnO₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaHSO₄+MnSO₄+Cl₂↑+2H₂O，據(jù)此解答；
②信息給出濃硫酸能與二氧化錳反應生成氧氣，反應方程式可根據(jù)電子守恒、原子守恒寫出；
③實驗的組裝順序一般是：發(fā)生裝置、洗氣裝置、檢驗裝置、尾氣處理裝置等，所以該實驗的流程為：A裝置產生氯氣→飽和食鹽水除去混有的氯化氫（B裝置）→通入石蕊試液（B裝置）→通入KBr溶液和CCl₄的混合液溶液（B裝置）→通入堿石灰尾氣處理（C裝置）→排水法收集氧氣（D裝置）；
④將D收集的氣體用帶火星的木條檢驗，如果帶火星的木條復燃，則證明是氧氣；
⑤氯氣具有強氧化性，氯氣將溴離子氧化生成溴單質，溴易溶于有機溶劑，出現(xiàn)分層現(xiàn)象．

解答 解：（1）二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水，化學反應方程式為：4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2））①常用濃硫酸、食鹽和二氧化錳在加熱條件下制取氯氣，發(fā)生反應的化學方程式為2NaCl+3H₂SO₄（濃）+MnO₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaHSO₄+MnSO₄+Cl₂↑+2H₂O，氧化劑是二氧化錳，還原劑是氯化鈉，它們的物質的量之比是1：2，質量之比為$\frac{87}{58.5×2}$=$\frac{29}{39}$，
故答案為：29：39；
②根據(jù)題給信息知，在加熱條件下，濃硫酸和二氧化錳反應生成硫酸錳、氧氣和水，反應方程式為：2Mn0₂+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2MnSO₄+O₂↑+2H₂0，
故答案為：2Mn0₂+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2MnSO₄+O₂↑+2H₂0；
③從實驗目的結合所供試劑知，A裝置產生氯氣→飽和食鹽水除去混有的氯化氫（B裝置）→通入石蕊試液檢驗氯氣使紫色石蕊試液變色、再褪色的實驗（B裝置）→通入KBr溶液和CCl₄的混合液驗證氯氣的氧化性比溴單質的氧化性強的實驗（B裝置）→通入堿石灰做尾氣處理（C裝置）→排水法收集氧氣（D裝置），
故答案為：

選用的儀器	加入的試劑
A	二氧化錳、濃硫酸、食鹽
B	飽和食鹽水
B	紫色石蕊試液
B	KBr溶液和CCl4的混合液
C	堿石灰
D	蒸餾水

④將D收集的氣體用帶火星的木條檢驗，如果帶火星的木條復燃，則證明是氧氣，
故答案為：將D收集的氣體用帶火星的木條檢驗，如果帶火星的木條復燃，則證明是氧氣；
⑤氯氣將溴離子氧化生成溴單質，反應離子方程式為：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，溴易溶于有機溶劑，實驗結束后，振蕩盛有KBr溶液和CCl₄的混合溶液的洗氣瓶時，會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，由于四氯化碳的密度比水大，所以上層為水層，無色，下層為有機層，橙色，
故答案為：溶液分層，上層無色，下層為橙色．

點評 本題考查了氯氣的實驗室制法及性質實驗方案的設計，明確氯氣的性質是解本題關鍵，難點是實驗方案的設計，根據(jù)“發(fā)生裝置、洗氣裝置、檢驗裝置、尾氣處理裝置等”來設計實驗即可，難度中等．