Question

其某化學(xué)興趣小組在實驗失室制取漂白粉，并探究氯氣與石灰乳反應(yīng)的條件和產(chǎn)物．已知：
①二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)可制備氯氣：MnO₂+4HCl（濃）=MnCl₂+Cl₂↑+H₂O
②氯氣和堿反應(yīng)為放熱反應(yīng)．溫度較高時，氯氣和堿還能發(fā)生如下反應(yīng)：6Cl₂+6Ca（OH）₂

△   .

5CaCl₂+Ca（ClO₃）₂+6H₂O
該興趣小組設(shè)計了下列實驗裝置，進行實驗．
請回答下列問題：
（1）①甲裝置用于制備氯氣，乙裝置的作用是

 

．
②該興趣小組用8.7g MnO2與足量的濃鹽酸充分反應(yīng)，可以收集到氯氣（標準狀況）

 

，并將所得氯氣與過量的石灰乳反應(yīng)，則理論上最多可制得Ca（ClO）₂

 

g．
（2）小組成員發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物中Ca（ClO）₂的質(zhì)量明顯小于理論值．他們討論后認為，及溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)發(fā)生變化是可能原因．為了探究反應(yīng)條件對產(chǎn)物的影響，他們另取一定量的石灰乳，緩慢勻速地通入足量氯氣，得出了ClO^-、ClO₃^-兩種離子的物質(zhì)的量（n）與反應(yīng)時間（t）的關(guān)系曲線，粗略表示為右圖（不考慮氯氣和水的反應(yīng)）．
①圖中曲線Ⅱ表示

 

離子的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的關(guān)系．

②所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為

 

mol．（寫出計算過程）
（3）為了提高Ca（ClO）₂的產(chǎn)率，可對丙裝置作適當(dāng)改進．請你給出一種改進方法：

 

_．

Answer 1

考點：氯氣的實驗室制法

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：（1）①甲裝置制取的氯氣中含有氯化氫，氯化氫易溶于水，氯氣在飽和食鹽水中的溶解度不大，據(jù)此分析解答；
②依據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合二氧化錳計算得到氯氣標準狀況下的條件；
（2）①當(dāng)溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣；當(dāng)溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，根據(jù)溫度高低來判斷屬于哪種離子；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計算氯離子的物質(zhì)的量，然后根據(jù)含氯化合物中鈣離子和陰離子的個數(shù)比計算氫氧化鈣的物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)題中信息，在高溫度下發(fā)生副反應(yīng)，可以把丙裝置放入冰水中．

解答： 解：（1）①氯化氫易溶于水，氯氣在飽和食鹽水中的溶解度不大，用盛有飽和食鹽水的B可以除去氯氣中混有的氯化氫；
故答案為：除去氯氣中混有的氯化氫；
②8.7g的MnO₂與物質(zhì)的量=

8.7g

87g/mol

=0.1mol，依據(jù)方程式：MnO₂+4HCl（濃）

△  .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，得到生成氯氣0.1mol，標準狀況下體積=22.4L/mol×0.1mol=2.24L，
依據(jù)方程式：2Ca（OH）₂+2Cl₂═CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
                      2              143
                   0.1mol              m
解得：m=7.15g
故答案為：2.24L；7.15；
（2）①當(dāng)溫度低時，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣；當(dāng)溫度高時，生成氯酸鈣和氯化鈣，剛開始反應(yīng)時，溫度較低，氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣，隨著溫度的升高，反應(yīng)產(chǎn)物從t1時開始產(chǎn)生ClO₃^-，所以圖2中曲線Ⅱ表示離子ClO₃^-的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的關(guān)系，
故答案為：ClO₃^-；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計算Cl^-的物質(zhì)的量，設(shè)被還原的氯離子的物質(zhì)的量為n，則n×1=0.10mol×1+0.05mol×5=0.35mol，含氯離子的物質(zhì)的量為：0.35mol+0.1mol+0.05mol=0.5mol，氯化鈣、次氯酸鈣、氯酸鈣中鈣離子和含氯離子的個數(shù)比為1：2，所以所取石灰乳中含有Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為0.25mol，
故答案為：0.25；
（3）由于反應(yīng)在高溫度下發(fā)生副反應(yīng)，所以改進措施可以把丙裝置放入冰水中，避免發(fā)生3Cl₂+6OH^-

△  .

5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：將丙裝置浸在盛有冷水的水槽中．

點評：本題考查了實驗室制漂白粉的條件與產(chǎn)物的判斷，解題關(guān)鍵明確溫度不同產(chǎn)物不同，通過圖象分析明確產(chǎn)物的種類，注意通過氧化還原反應(yīng)的電子守恒計算應(yīng)用，題目難度中等．