Question

實驗室常用強(qiáng)氧化劑（如KMnO₄、KClO₃、MnO₂等）氧化濃鹽酸的方法來制備氯氣．某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究用Na₂O₂與濃鹽酸制備并檢驗氯氣．供選用的實驗試劑及裝置如下（部分導(dǎo)管、蒸餾水略）：
a、Na₂O₂      b、濃鹽酸      c、堿石灰     d、NaOH溶液    e、淀粉-KI溶液
f、CaCO₃g、石蕊試液   h、飽和NaCl溶液

（1）寫出實驗室用二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣的離子方程式

 

（2）寫出用Na₂O₂與濃鹽酸制備氯氣的化學(xué)方程式

 

．該反應(yīng)中鹽酸的作用是

 

（3）下列裝置組合最合理的是

 

（填序號，需考慮實驗結(jié)束撤除裝置時殘留有害氣體的處理）．

組合	制備裝置	凈化裝置	檢驗裝置/試劑	尾氣處理裝置
A	③	②	⑦/e	⑤
B	③⑥	①	⑧/g	①
C	④	①	⑤/e	②
D	⑥	⑤	⑧/g	①

（4）尾氣經(jīng)處理后仍有較多氣體排出，其主要原因可用化學(xué)方程式表示為：

 

．
（5）某小組成員建議用雙氧水代替過氧化鈉進(jìn)行實驗更好，請你給出兩條合適的理由：
①

 

，
②

 

．

Answer 1

分析：（1）實驗室制氯氣是利用二氧化錳氧化濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，依據(jù)離子方程式書寫方法寫出；
（2）過氧化鈉具有強(qiáng)氧化性，能把濃鹽酸氧化為氯氣，同時自身被還原成水，再結(jié)合原子守恒寫出反應(yīng)方程式；根據(jù)反應(yīng)方程式中元素的化合價變化結(jié)合鹽酸的性質(zhì)進(jìn)行判斷鹽酸所起的作用；
（3）根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)選取反應(yīng)裝置，根據(jù)氣體的成分及性質(zhì)選取洗氣裝置，根據(jù)實驗?zāi)康倪x取檢驗裝置，根據(jù)氯氣的性質(zhì)選取尾氣處理裝置；
（4）根據(jù)過氧化鈉的性質(zhì)分析；
（5）從原料的利用率、成本、過氧化鈉的性質(zhì)及生成氣體的性質(zhì)來分析．

解答：解：（1）實驗室是用二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，二氧化錳難溶于水寫化學(xué)式，水是弱電解質(zhì)寫化學(xué)式，所以其離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）過氧化鈉有強(qiáng)氧化性能把濃鹽酸氧化生成氯氣，同時自身被還原生成水，結(jié)合原子守恒寫出其反應(yīng)方程式為：Na₂O₂+4HCl（濃）=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，反應(yīng)中氧元素化合價從-1價變化為-2價，化合價降低得到電子，所以Na₂O₂做氧化劑，HCl中氯元素的化合價從-1價變化為0價，元素化合價升高失電子，所以HCl做還原劑，過氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成鹽氯化鈉，鹽酸體現(xiàn)酸性；
故答案為：Na₂O₂+4HCl（濃）═2NaCl+Cl₂↑+2H₂O； 還原性、酸性； 
（3）用過氧化鈉和濃鹽酸制取氯氣，反應(yīng)物狀態(tài)是固液混合，所以盛放液體用分液漏斗，易控制流量，濃鹽酸揮發(fā)性較強(qiáng)，所以要采用密封裝置，防止其揮發(fā)，利用產(chǎn)生氣體的壓強(qiáng)時鹽酸流下，所以反應(yīng)裝置選④⑥；
濃鹽酸具有揮發(fā)性，所以產(chǎn)生的氣體中含有氯化氫，用飽和食鹽水洗氣，為防止洗氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)過大，應(yīng)有一個緩沖裝置，故選⑤；
用淀粉碘化鉀溶液檢驗氯氣，故選⑧；
氯氣有毒不能直接排空，應(yīng)該用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，且尾氣量較少，不需要緩沖裝置即可，故選①，
故答案為：D；
（4）過氧化鈉極易和水反應(yīng)生成氧氣，過氧化鈉也能把濃鹽酸氧化生成氯氣，自身被還原為氧氣，所以制取的氣體中可能含有氧氣，反應(yīng)方程式為：2Na₂O₂+2H2O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑），
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl═4NaCl+2H₂O+O₂↑）； 
（5）從原料的利用率、成本、過氧化鈉的性質(zhì)及生成氣體的性質(zhì)來來考慮，所以其理由是：①Na₂O₂能與水反應(yīng)，會使原料的利用率降低； ②雙氧水比Na₂O₂更經(jīng)濟(jì)；③產(chǎn)生等量的Cl2，用雙氧水消耗的鹽酸的量少；④Na₂O₂能與水反應(yīng)，生成的NaOH能與鹽酸反應(yīng)；⑤Na₂O₂能與水反應(yīng)，生成的NaOH吸收了Cl₂，
故答案為：①Na₂O₂能與水反應(yīng)，會使原料的利用率降低；②雙氧水比Na₂O₂更經(jīng)濟(jì)；③產(chǎn)生等量的Cl₂用雙氧水消耗的鹽酸的量少；④Na₂O₂能與水反應(yīng)，生成的NaOH能與鹽酸反應(yīng)；⑤Na₂O₂能與水反應(yīng)，生成的NaOH吸收了Cl₂ （以上任兩點即可）．

點評：本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計，要根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來設(shè)計實驗，要遵循“可行性、科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性”規(guī)律，題目難度較大．