Question

化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于理解化學(xué)知識，形成化學(xué)觀念，提高探究與創(chuàng)新能力，提升科學(xué)素養(yǎng)．
（1）在實(shí)驗(yàn)室中用濃鹽酸與MnO₂共熱制取Cl₂并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)．
①寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為

 

．
②下列收集Cl₂的正確裝置是

 

．

③將Cl₂通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是

 

．
④設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較Cl₂和Br₂的氧化性，操作與現(xiàn)象是：取少量新制氯水和CCl₄于試管中，

 

．
（2）工業(yè)制氯氣是用電解飽和食鹽水的方法．
①用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)．其次除雜操作時(shí)，往粗鹽水中先加入過量的

 

（填化學(xué)式），至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的

 

和NaOH，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去．
②ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質(zhì)，自身被還原為Cl^-．處理含CN^-相同時(shí)的電鍍廢水，所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的

 

倍．

Answer 1

考點(diǎn)：氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法

專題：鹵族元素

分析：（1）①實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳氧化濃鹽酸來制備氯氣反應(yīng)方程式：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；氧化劑為二氧化錳，還原劑為 HCl，依據(jù)電子守恒計(jì)算反應(yīng)比；
②依據(jù)氯氣物理性質(zhì)（氯氣是一種密度大于空氣，可溶于水的有毒氣體）和裝置特點(diǎn)解答；
③氯氣溶于水后大部分氯氣仍然以氯氣分子形式存在，少部分氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸是弱電解質(zhì)部分電離，依據(jù)氯水的成分解答；
④溴的四氯化碳顯橙紅色，氯氣有強(qiáng)的氧化性能從溴化鈉溶液中置換出溴，反應(yīng)方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl；
（2）①鹽酸要放在最后，來除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，要先加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子；
②每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍．

解答： 解：（1）①實(shí)驗(yàn)室制備氯氣反應(yīng)方程式：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反應(yīng)中氧化劑MnO₂，還原劑HCl，依據(jù)元素化合價(jià)變化分析計(jì)算，二氧化錳中錳元素化合價(jià)+4價(jià)變化為+2價(jià)，電子轉(zhuǎn)移2e^-，還原劑反應(yīng)的氯化氫為2mol，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為11：2；
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；1：2；
②A．只有進(jìn)氣口沒有出氣口，集氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)過大，易發(fā)生爆炸，故A錯(cuò)誤；
B．該裝置收集的是密度小于空氣的氣體，而氯氣密度大于空氣，且氯氣有毒不能直接排放，故B錯(cuò)誤；
C．該裝置收集比空氣密度大的氣體氯氣，剩余的氯氣有毒需要用氫氧化鈉溶液吸收，為防止倒吸，用倒扣在水面的漏斗，符合要求，故C正確；
D．氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)，得不到氯氣，故D錯(cuò)誤；
故選C．
③氯氣和水反應(yīng)的方程式：Cl₂+H₂O=HClO+HCl，氯水的成分：Cl₂、HCl、H₂O，H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-，具有強(qiáng)氧化性的含氯元素的微粒為：Cl₂、HClO、ClO^-；
故答案為：Cl₂、HClO、ClO^-；
（4）氯氣有強(qiáng)的氧化性能從溴化鈉溶液中置換出溴，溴的四氯化碳溶液顯橙紅色，取少量新制氯水和CCl₄于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加溴化鈉溶液、振蕩使其充分反應(yīng)，靜置．發(fā)現(xiàn)溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，下層溶液變?yōu)槌燃t色，反應(yīng)方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl，
故答案為：用膠頭滴管向試管中滴加溴化鈉溶液、振蕩使其充分反應(yīng)，靜置，發(fā)現(xiàn)溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，下層溶液變?yōu)槌燃t色；
（2）①要先除硫酸根離子，然后再除鈣離子，碳酸鈉可以除去過量的鋇離子，如果加反了，過量的鋇離子就沒法除去，至于加氫氧化鈉除去鎂離子順序不受限制，因?yàn)檫^量的氫氧化鈉加鹽酸就可以調(diào)節(jié)了，只要將三種離子除完了，過濾就行了，最后加鹽酸除去過量的氫氧根離子碳酸根離子，其次除雜操作時(shí)，往粗鹽水中先加入過量的BaCl₂，至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的Na₂CO₃，和NaOH溶液，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去；
故答案為：BaCl₂；Na₂CO₃；
②依據(jù)電子守恒分析計(jì)算，每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5．

點(diǎn)評：本題考查了氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法和氯水的成分和性質(zhì)，氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算，題目難度不大，該部分內(nèi)容是高考的熱點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵．