Question

下表是實驗室制備氣體的有關內(nèi)容：

編號	實驗內(nèi)容	實驗原理	氣體發(fā)生裝置
①	制氧氣	H2O2→O2
②	制氨氣	NH4Cl→NH3
③	制氯氣	HCl→Cl2

（1）上述氣體中，從制備過程看，必須選擇合適的氧化劑才能實現(xiàn)的是

 

 （填氣體的化學式）；從反應原理看，明顯不同于其它兩種氣體的是

 

 （填氣體的化學式）；從收集方法來看，只能用一種方法收集的是

 

 （填氣體的化學式）．
（2）根據(jù)表中所列實驗原理，從圖甲裝置中選擇合適的氣體發(fā)生裝置，將其選項填入表中相應編號的空格中．
（3）若用上述制備NH₃的裝置制備O₂，則選擇的試劑為

 

 （填化學式）；若用上述制備O₂的裝置制備
NH₃，則選擇的試劑的名稱為

 

．
（4）若用排空氣法收集Cl₂，請畫出氣體收集裝置圖．
（5）有圖乙所示無機物的轉化關系，已知B和Y是上述三種氣體中的兩種．
a．當w為MnO₂時，反應①不加熱就能反應，反應④加熱才能順利進行，寫出反應①的化學方程式．

 

b．當w為KMnO₂時，反應①加熱才能進行，反應④不加熱就能進行，寫出反應④的離子方程式．

 

．
（6）已知Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-，現(xiàn)向100mL的FeBr₂溶液中通入標準狀況下Cl₂3.36L，充分反應后，測得溶液中Cl^-與Br^-的物質(zhì)的量濃度相等（設通入Cl₂前后溶液體積不變），則原FeBr₂溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)三種氣體制備的試劑和原理分析，需要氧化劑的是制備氯氣；氨氣是堿性氣體，氨氣只能用向下排空氣法收集；
（2）依據(jù)制備氣體的試劑狀態(tài)，反應條件分析判斷，固體+液體加熱制氣體的裝置選擇C；固體+固體加熱制氣體的裝置選擇D；固體+液體不加熱制氣體裝置且隨時進行隨時停止的裝置選B；固體+液體不加熱制氣體的裝置為A；
（3）制備氨氣采用固固加熱法；制備氧氣是利用分液漏斗滴入液體到固體發(fā)生的反應，所以用來制備氨氣可以利用濃氨水滴入固體氧化鈣或氫氧化鈉固體中發(fā)生反應制備；
（4）氯氣比空氣重，用向上排氣法收集，氯氣有毒需要連接尾氣吸收裝置；
（5）首先根據(jù)反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據(jù)化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫；
（6）還原性Fe²⁺＞Br^-，通入氯氣先發(fā)生反應2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e²⁺反應完畢，剩余的氯氣再發(fā)生反應2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，反應后溶液中Cl^-和Br^-的物質(zhì)的量濃度相等，說明氯氣完全反應，Cl₂的物質(zhì)的量=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，若Br^-沒有反應，溶液中n（Br^-）=0.3mol，則n（FeBr₂）=0.15mol，0.15molFe²⁺只能消耗0.075mol的Cl₂，故有部分Br^-參加反應，設FeBr₂的物質(zhì)的量為x，表示出參加反應的n（Br^-），根據(jù)電子轉移守恒列方程計算x值，再根據(jù)c=

n

V

計算．

解答：解：（1）利用過氧化氫分解制氧氣，利用氯化銨和氫氧化鈣固體加熱發(fā)生復分解反應制氨氣，利用二氧化錳氧化濃鹽酸制氯氣，所以需要氧化劑的是制備氯氣，其中氨氣是堿性氣體化合物，氧氣是中性氣體單質(zhì)，氯氣是氧化性氣體單質(zhì)；從反應原理看，明顯不同于其他兩種氣體的是制備氨氣利用的是復分解反應；氧氣可以用排空氣法和排水法收集，氯氣可以用排飽和食鹽水法和排空氣法收集，氨氣只能用向下排空氣法收集，故答案為：Cl₂；NH₃；NH₃；
（2）過氧化氫分解制氧氣不需要加熱選擇A，利用氯化銨和氫氧化鈣固體加熱發(fā)生復分解反應制氨氣，選擇D，利用二氧化錳氧化濃鹽酸加熱制氯氣選擇C，或用高錳酸鉀和濃鹽酸不加熱反應制氯氣，選擇A；
故答案為：

編號	發(fā)生裝置
①	A
②	D
③	A或C

（3）制備氨氣采用固固加熱法，可用KClO₃和MnO₂或KMnO₄制備氧氣，制備氧氣是利用分液漏斗滴入液體到固體發(fā)生的反應，所以用來制備氨氣可以利用濃氨水滴入固體氧化鈣或氫氧化鈉固體中發(fā)生反應制備，故答案為：KClO₃和MnO₂或KMnO₄；濃氨水和固體氫氧化鈉（或生石灰）；
（4）用排空氣法收集Cl₂，氯氣比空氣重，用向上排氣法收集，氯氣有毒需要連接尾氣吸收裝置，裝置圖為：，故答案為：；
（5）雙氧水在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應的化學方程式為2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
用高錳酸鉀跟濃鹽酸反應在室溫下制氯氣，在酸性條件下，MnO₄^-被還原成Mn²⁺，依據(jù)氧化還原反應電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平寫出，
離子方程式為：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，故答案為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（6）還原性Fe²⁺＞Br^-，通入氯氣先發(fā)生反應2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e²⁺反應完畢，剩余的氯氣再發(fā)生反應2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，反應后溶液中Cl^-和Br^- 的物質(zhì)的量濃度相等，說明氯氣完全反應，Cl₂的物質(zhì)的量=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，若Br^-沒有反應，n（Br^-）=0.3mol，則n（FeBr₂）=0.15mol，0.15molFe²⁺只能消耗0.075mol的Cl₂，故有部分Br^-參加反應，
設FeBr₂的物質(zhì)的量為x，則n（Fe²⁺）=x mol，n（Br^-）=2x mol，未反應的n（Br^-）=0.3 mol，參加反應的n（Br^-）=（2x-0.3）mol，根據(jù)電子轉移守恒有x×1+[2x-0.3]×1=0.15mol×2，解得x=0.2 mol，所以原FeBr₂溶液的物質(zhì)的量濃度為

0.2mol

0.1L

=2mol/L，故答案為：2mol/L．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)和化學方程式、離子方程式書寫方法和計算，氧化還原反應規(guī)律的應用，題目難度中等，判斷Br^-是否完全反應是解題的關鍵，注意還原性Fe²⁺＞Br^-，通入的Cl₂后發(fā)生反應有先后順序．