Question

在實驗室中用二氧化錳跟濃鹽酸反應制備干燥純凈的氯氣．進行此實驗，所用儀器如圖：

（1）連接上述儀器的正確順序（填各接口處的字母）：

E

接

C

；

D

接

A

；

B

接

H

；

G

接

F

．
（2）裝置中，飽和食鹽水的作用是

除去氯氣中的HCl雜質

；NaOH溶液的作用是

吸收過量的氯氣

．
（3）化學實驗中常用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗是否有Cl₂產生．如果有Cl₂產生，可觀察到

試紙變藍

，反應方程式

2KI+Cl₂═2KCl+I₂

．
（4）寫出下列化學反應的方程式：
①氣體發生裝置中進行的反應：

MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂+2H₂O

②NaOH溶液中發生的反應：

2NaOH+Cl₂═NaCl+NaClO+H₂O

（5）KMnO₄的氧化性比MnO₂強得多，實驗室也可以用KMnO₄固體和濃鹽酸反應制取氯氣，反應方程式如下：
2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O．
①標出該反應電子轉移的方向和數目
②氧化劑和還原劑的物質的量之比為

1：5

；
③當有0.2mole-轉移時被氧化的HCl的質量是

7.3g

；該反應中被氧化和未被氧化的鹽酸的物質的量之比是

5：3

，
④如果將20ml 12mol?L^-1的濃鹽酸與足量KMnO₄充分反應，實際能收集到的氯氣在標準狀況下的體積將

D

．
A．≥1.68L        B．＞1.68L        C．≤1.68L         D．＜1.68L．

Answer 1

分析：（1）在實驗室中用二氧化錳跟濃鹽酸反應制備干燥純凈的氯氣，需要發生裝置生成氯氣，用飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣，導氣管長進短處收集氯氣，最后用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣；
（2）飽和食鹽水是用來除去氯氣中的氯化氫氣體，降低氯氣的溶解度；氯氣有毒用氫氧化鈉溶液吸收；
（3）氯氣具有氧化性遇到淀粉碘化鉀溶液會氧化碘離子為單質碘遇淀粉變藍；
（4）①氣體發生裝置是二氧化錳和濃鹽酸加熱反應生成氯氣的反應；
②氯氣有毒用氫氧化鈉溶液吸收，氯氣和氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（5）①依據元素化合價變化升降數值，結合氧化還原反應的雙線橋標出電子轉移方向和數目；
②依據氧化還原反應中元素化合價變化判斷氧化劑和還原劑，計算氧化劑和還原劑的物質的量之比；
③依據化學方程式分析元素化合價變化，轉移10mol電子氧化HCl10mol分析計算；16molHCl中氯元素化合價變化的做還原劑被氧化，化合價不變的氯化氫做酸未被氧化；
④濃鹽酸易揮發出氯化氫混在氯氣中，裝置中的氯氣不能被全部趕出，導致收集氣體減少；

解答：（1）在實驗室中用二氧化錳跟濃鹽酸反應制備干燥純凈的氯氣，需要發生裝置生成氯氣，用飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣，導氣管長進短處收集氯氣，最后用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，裝置連接順序是E-C，D-A，B-H，G-F；
故答案為：ECDABHGF；
（2）飽和食鹽水是用來除去氯氣中的氯化氫氣體，降低氯氣的溶解度；氯氣有毒用氫氧化鈉溶液吸收，氯氣和氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
故答案為：除去揮發出的氯化氫氣體，抑制氯氣在水中的溶解度；吸收過量的氯氣；
（3）氯氣具有氧化性遇到淀粉碘化鉀溶液會氧化碘離子為單質碘遇淀粉變藍，反應的化學方程式為：2KI+Cl₂=2KCl+I₂；
故答案為：試紙變藍，2KI+Cl₂=2KCl+I₂ ；
（4）①氣體發生裝置是二氧化錳和濃鹽酸加熱反應生成氯氣的反應，反應的化學方程式為：MnO₂+4HCl

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4HCl

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
②氯氣有毒用氫氧化鈉溶液吸收，氯氣和氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的化學方程式為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
故答案為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
（5）①依據元素化合價變化升降數值，結合氧化還原反應的雙線橋標出電子轉移方向和數目；錳元素化合價從+7價降低到+2價；氯元素化合價從-1價升高為0價；雙線橋表示為：；
故答案為：
②2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，化學腐蝕分析可知，氧化劑高錳酸鉀2mol，氧化還原劑HCl10mol，則氧化劑和還原劑的物質的量之比為1：5；
故答案為：1：5；
③依據化學方程式可知每轉移10mol電子，被氧化的HCl為10mol，當有0.2mole^-轉移時被氧化的HCl的物質的量為0.2mol，質量=0.2mol×36.5g/mol=7.3g；反應中氯化氫中元素化合價變化的被氧化，元素化合價不變的未被氧化，所以該反應中被氧化和未被氧化的鹽酸的物質的量之比=10：6=5：3；
故答案為：7.3g，5：3；
④將20ml 12mol?L^-1的濃鹽酸溶液中含有0.24mol，與足量KMnO₄充分反應理論上生成氯氣物質的量0.075mol，標準狀況下體積=0.075mol×22.4L/mol=1.68L；反應過程中濃鹽酸易揮發出氯化氫混在氯氣中，裝置中的氯氣不能被全部趕出，導致收集氣體減少，所以實際收集到的氯氣體積在標準狀況下小于1.68L；
故答案為：D；

點評：本題考查實驗室制備干燥純凈的氯氣的實驗步驟和試劑選擇，氧化還原反應電子轉移的標注和計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．