Question

下圖是一個制取氯氣并以氯氣為原料進行特定反應的裝置：

（幾種氣體的溶解度：常溫常壓下，1體積水可溶解CO₂、Cl₂、HCl分別為1、2、500體積）
（1）A是氯氣發生裝置，其中的離子反應方程式為                              ；
（2）要將C裝置接入B和D之間，正確的接法是a→______，______ →d。
（3）實驗開始時，先點燃A處的酒精燈，打開旋塞K，讓Cl₂充滿整個裝置，再點燃D處酒精燈，連接上E裝置。Cl₂通過C瓶后再進入D。D裝置的硬質玻璃管內盛有炭粉，發生氧化還原反應，其產物為兩種氣體，且體積比為1∶4。試寫出D中發生反應的化學方程式                      ，裝置C的作用是                                                            ；為了使C裝置發揮更好的作用，可向燒杯中加入濃硫酸，加入濃硫酸的作用是
                                                                       。
（4）在A、B、C、D、E裝置中有一處需要改進，說明需要改進的理由并畫出改進后的
裝置圖                                            。
（5）D處反應完畢后，關閉旋塞K，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有Cl₂產生，此時B中的現象是                                                   。

Answer 1

（1）4H⁺＋2Cl^-＋MnO₂ ="==" Mn²⁺＋2H₂O＋Cl₂↑
（2）c   b（1分）
（3）2Cl₂＋2H₂O(g)＋C ="==" 4HCl ＋CO₂
吸收Cl₂中的HCl氣體，提供D處所需水蒸氣；
濃硫酸稀釋時放出大量的熱，促進試管里的水蒸發，減少氯氣的溶解。（1分）
（4）尾氣的吸收需要改進，否則容易出現因為HCl氣體的極易溶解導致倒吸現象的出現；
防倒吸裝置均可，圖略。
（5）瓶中液面下降，長頸漏斗內液面上升。

試題分析：（2）C裝置是洗氣裝置，應長導管進氣，短導管出氣。
（3）C中盛放的水，可以吸收隨氯氣揮發出的HCl，但同時也會有水蒸氣混入Cl₂中，因此和碳單質反應時，水蒸氣也會參與，根據原子守恒，產生的氣體只能是HCl和CO₂,。根據產物的體積之比，可寫出方程式。
C有提供反應所需水蒸氣的作用，加入的濃硫酸在稀釋時會放出大量熱，可促進試管中水的蒸發，同時可減少氯氣的溶解。
（4）尾氣中含有易溶于水的HCl，直接通入水中易發生倒吸，因此應改為防倒吸裝置。
（5）關閉K后，多余的氯氣進入B中，使B中壓強增大，因此B中液面下降，長頸漏斗中液面上升。