Question

實驗室常用強氧化劑（如KMnO₄、KClO₃、MnO₂等）氧化濃鹽酸的方法來制備氯氣．某研究性學習小組欲探究用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方程式

 

．該反應中鹽酸的作用是

 

（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）過氧化鈉具有強氧化性，能把濃鹽酸氧化為氯氣，同時自身被還原成水，再結合原子守恒寫出反應方程式；根據(jù)反應方程式中元素的化合價變化結合鹽酸的性質進行判斷鹽酸所起的作用；
（3）根據(jù)反應物的性質選取反應裝置，根據(jù)氣體的成分及性質選取洗氣裝置，根據(jù)實驗目的選取檢驗裝置，根據(jù)氯氣的性質選取尾氣處理裝置；
（4）根據(jù)過氧化鈉的性質分析；
（5）從原料的利用率、成本、過氧化鈉的性質及生成氣體的性質來分析．

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

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，二氧化錳難溶于水寫化學式，水是弱電解質寫化學式，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，結合原子守恒寫出其反應方程式為：Na₂O₂+4HCl（濃）=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，反應中氧元素化合價從-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，所以要采用密封裝置，防止其揮發(fā)，利用產(chǎn)生氣體的壓強時鹽酸流下，所以反應裝置選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，為防止洗氣瓶內壓強過大，應有一個緩沖裝置，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、過氧化鈉的性質及生成氣體的性質來來考慮，所以其理由是：①Na₂O₂能與水反應，會使原料的利用率降低； ②雙氧水比Na₂O₂更經(jīng)濟；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，生成的NaOH能與鹽酸反應；⑤Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH吸收了Cl₂，
故答案為：①Na₂O₂能與水反應，會使原料的利用率降低；②雙氧水比Na₂O₂更經(jīng)濟；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，生成的NaOH能與鹽酸反應；⑤Na₂O₂能與水反應，生成的NaOH吸收了Cl₂ （以上任兩點即可）．

點評：本題考查性質實驗方案設計，要根據(jù)物質的性質來設計實驗，要遵循“可行性、科學性、經(jīng)濟性、環(huán)保性”規(guī)律，題目難度較大．