Question

【題目】下圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關實驗的裝置(夾持設備已略)。

(1)裝置A是氯氣的發生裝置，其中盛放濃鹽酸的儀器名稱是________，請寫出該反應相應的化學方程式： ___________________________________。

(2)實驗室常用以下幾種方法制取氯氣。

a.二氧化錳與濃鹽酸反應制氯氣，寫出其反應的離子方程式______________。

b.氯酸鉀與濃鹽酸反應制氯氣，該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為____。

(3)裝置B中飽和食鹽水的作用是________；同時裝置B也是安全瓶，監測實驗進行時C中是否發生堵塞，請寫出發生堵塞時B中的現象：____________________________。

(4)裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，為此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處依次放入物質的組合應是________(填字母編號)。

編號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
a	干燥的有色布條	堿石灰	濕潤的有色布條
b	干燥的有色布條	無水硫酸銅	濕潤的有色布條
c	濕潤的有色布條	濃硫酸	干燥的有色布條
d	濕潤的有色布條	無水氯化鈣	干燥的有色布條

(5)設計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘單質的氧化性。反應一段時間后，打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩，觀察到的現象是________________，該現象________(填“能”或“不能”)說明溴單質的氧化性強于碘，原因是_________________。

(6)裝置F的作用是_________，其燒杯中的溶液不能選用下列中的________(填字母編號)。

a.飽和NaOH溶液 b.飽和Ca(OH)2溶液

c.飽和Na2SO3溶液 d.飽和Na2CO3溶液

(7)氯氣可制漂白粉，測定漂白粉有效成分的質量分數：稱取1.000 g漂白粉于錐形瓶中，加水溶解，調節溶液的pH，以淀粉為指示劑，用0.100 0 mol/LKI溶液進行滴定，溶液出現穩定淺藍色時為滴定終點。反應原理為：3ClO-+I-=3Cl-+IO3-；IO3-+5I-+3H2O=6OH-+3I2，實驗測得數據如下表所示。

滴定次數	1	2	3
KI溶液體積/mL	19.98	20.02	20.00

該漂白粉中有效成分的質量分數為________；若滴定過程中未充分振蕩溶液，局部變淺藍色時就停止滴定，則測定結果將________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。

Answer 1

【答案】分液漏斗 Ca(ClO)2+4HCl(濃)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O MnO2+4H＋+2Cl-Mn2＋+Cl2↑+2H2O 5∶1 除去Cl2中的HCl B中長頸漏斗中液面上升，形成水柱，錐形瓶中液面下降 d E中溶液分為兩層，上層為紫紅色 不能 D溶液中可能含有過量的氯氣，無法排除氯氣與KI反應 吸收多余氯氣，防止污染環境 b 42.9% 偏低

【解析】

濃鹽酸與漂白粉反應生成氯氣，由于濃鹽酸具有揮發性，在制得的氯氣中含有雜質HCl，用B裝置的飽和食鹽水去除其中的HCl，圖示B裝置也是安全瓶，可以監測C中是否發生堵塞；用C裝置檢驗氯氣是否具有漂白性，用D、E裝置比較氯、溴、碘單質的氧化性，通過F裝置進行尾氣處理。

(1)裝置A是氯氣的發生裝置，其中盛放濃鹽酸的儀器名稱是分液漏斗，該反應相應的化學方程式：Ca(ClO)2+4HCl(濃)=CaCl2+2Cl2↑+2H2O。

(2)a.二氧化錳與濃鹽酸混合加熱發生反應制氯氣，根據電子守恒、原子守恒、電荷守恒，可得該反應的離子方程式為：MnO2+4H＋+2Cl-Mn2＋+Cl2↑+2H2O。

b.氯酸鉀與濃鹽酸混合也能發生反應制氯氣，該反應方程式為KClO3+6HCl（濃）=KCl+3Cl2↑+3H2O，在該反應中KClO3是氧化劑，HCl是還原劑，氧化產物與還原產物都是Cl2，二者的物質的量之比為5：1。

(3)裝置B中飽和食鹽水的作用是除去氯氣中的雜質HCl氣體；同時裝置B也是安全瓶，監測實驗進行時C中是否發生堵塞，若裝置C發生堵塞，B中的現象為：B中長頸漏斗中液面上升，形成水柱，錐形瓶中液面下降；

(4)裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，通過裝置B除去HCl的氯氣中含有水蒸氣，首先要通過濕潤的有色布條，會看到褪色，說明濕潤的氯氣具有漂白性，然后再用無水氯化鈣（U形管中應盛放固體干燥劑）干燥氯氣，最后通過干燥的有色布條，看到干燥的有色布條不褪色，從而證明氯氣不具有漂白性，氯氣與水反應產物具有漂白性；

(5)裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘單質的氧化性。反應一段時間后，打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩，觀察到的現象是E中溶液分為兩層，上層為紫紅色；該現象不能說明溴單質的氧化性強于碘，原因是由于D溶液中可能含有過量的氯氣，無法排除氯氣與KI反應；可能是Cl2與KI發生置換反應生成I2，也可能是在裝置D中Cl2與NaBr發生置換反應生成的Br2單質與KI發生置換反應生成的I2，因此不能說明溴單質的氧化性強于碘；

(6)Cl2是大氣污染物，裝置F的作用是吸收多余氯氣，防止污染環境；

a.Cl2可以與飽和NaOH溶液發生反應，NaOH在水中溶解度大，因此可以選用；

b.Ca(OH)2微溶于水，所以飽和Ca(OH)2溶液中的溶質的含量少，不能很好的吸收多余的Cl2，因此不能選用；

c. Cl2具有氧化性，Na2SO3具有還原性，Na2SO3可以吸收氯氣生成硫酸鈉和HCl，因此可以選用；

d.Cl2與水反應生成HCl和HClO，飽和碳酸鈉溶液與HCl反應促進氯氣的吸收，飽和Na2CO3溶液可以吸收多余氯氣；

故合理選項是b；

(7) 3ClO-+I-=3Cl-+IO3- ①；IO3-+5I-+3H2O=6OH-+3I2 ②

真正的滴定反應是①，①完成后，只要加入1滴碘離子就可以和生成的碘酸根發生反應②生成碘單質，碘與淀粉作用看到淺藍色達到終點，根據滴定消耗KI溶液的體積可知：三次數據相差不大，都為有效實驗數據，平均消耗KI溶液的體積=mL=20.00mL，滴定消耗KI的物質的量為n(KI)=0.100 0 mol/L×0.02L=2×10-3mol，根據方程式3ClO-+I-=3Cl-+IO3-可知，n(ClO-)=3n(I-)=3×2×10-3mol=6×10-3mol，則次氯酸鈣的質量為：143g/mol×0.006mol×=0.429g，所以質量分數為：×100%=42.9%；若滴定過程中未充分振蕩，溶液局部變淺藍色時就停止滴定，導致碘化鉀標準溶液的體積偏少，則KI的物質的量偏少，所以測定結果將偏低。