Question

【題目】一氧化二氯（Cl2O）是一種氯化劑和氧化劑，極易溶于水，與水反應生成HClO，遇有機物易燃燒或爆炸，42℃以上易分解。某化學興趣小組設計如圖裝置以制備Cl2O（支撐及夾持裝置已省略）。

已知：① a中固體試劑是MnO2，b中試劑是濃鹽酸。 ②Cl2O的部分性質如下表。

熔點	沸點	制備方法
－120.6 ℃	3.8℃	2HgO＋2Cl2 = Cl2O＋HgCl2·HgO

請回答：

（1）指出該制備裝置中存在的一個明顯錯誤______________（經改進后進行有關實驗）。

（2）裝置C中盛有的試劑是______________。

（3）寫出裝置A中制備Cl2的化學方程式__________。

（4）裝置D中采用18℃～20℃水浴的原因之一是如溫度過低，反應速率慢，另一個可能的原因是 ___________。

（5）裝置D、E間的連接方式與A、B、C間的連接方式有明顯的差別，裝置D、E間采用這種連接方式的理由是____________。

（6）Cl2O是市場上一種比較理想的飲水消毒劑，ClO2和Cl2O在消毒時自身均被還原為Cl－，則ClO2消毒能力是等質量Cl2O的_________倍（結果保留兩位小數）

（7）文獻報道說，Cl2O的另一種制備方法是利用Cl2與足量的Na2CO3溶液反應來制得，寫出該反應的化學方程式：_________。

Answer 1

【答案】A裝置缺少酒精燈加熱 濃硫酸 4HCl（濃）＋MnO2 Cl2↑＋MnCl2＋2H2O 溫度過高Cl2O分解 防止Cl2O與橡膠管接觸發生燃燒或爆炸 1.61 2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl

【解析】

A裝置是實驗室制取氯氣的發生裝置，二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯氣， D裝置是制備Cl2O的裝置，根據Cl2O的性質，制得的氯氣先除雜HCl再干燥，Cl2O在42℃以上易分解，因此制備時要在低溫環境中反應，Cl2O遇有機物易燃燒或爆炸，因此在制備時不能接觸橡膠管，因此只能用玻璃管連接。

⑴裝置A是實驗室制取氯氣的發生裝置，制氯氣的反應是二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下反應，因此該制備裝置中存在的一個明顯錯誤是A裝置缺少酒精燈加熱，故答案為：A裝置缺少酒精燈加熱；

⑵實驗室制Cl2O，需要干燥純凈的氯氣，因此B、C裝置是除雜和干燥氯氣，因此裝置C中盛有的試劑是濃硫酸，故答案為：濃硫酸；

⑶裝置A中制備Cl2的化學方程式4HCl（濃）＋MnO2 Cl2↑＋MnCl2＋2H2O，故答案為：4HCl（濃）＋MnO2 Cl2↑＋MnCl2＋2H2O；

⑷Cl2O在42℃以上易分解，因此需要在低溫下反應得到，裝置D中采用18℃～20℃水浴的原因之一是如溫度過低，反應速率慢，另一個可能的原因是溫度過高Cl2O分解，故答案為：溫度過高Cl2O分解；

⑸裝置D、E間的連接方式與A、B、C間的連接方式有明顯的差別，差別主要是A、B、C連接時有玻璃管和橡膠管，而D、E之間連接時只有玻璃管，再結合Cl2O遇有機物易燃燒或爆炸，裝置D、E間采用這種連接方式的理由是防止Cl2O與橡膠管接觸發生燃燒或爆炸，故答案為：防止Cl2O與橡膠管接觸發生燃燒或爆炸；

⑹ClO2和Cl2O在消毒時自身均被還原為Cl－，則1個ClO2化合價降低5個價態，67.5 g ClO2轉移5mol電子，1個Cl2O化合價降低4個價態，等質量的Cl2O轉移，因此ClO2消毒能力是等質量Cl2O的5mol÷3.1mol=1.61倍，故答案為：1.61；

⑺Cl2O的另一種制備方法是利用Cl2與足量的Na2CO3溶液反應來制得，該反應的化學方程式2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl，故答案為：2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O +2NaHCO3+2NaCl。