Question

實驗室常用濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣．濃鹽酸和二氧化錳反應過程中，濃鹽酸的濃度不斷降低，當鹽酸濃度降至臨界濃度時，反應停止．
方法一：
甲同學利用圖裝置，測定鹽酸濃度降至臨界濃度時　反應生成氯氣的體積，來探究在某溫度下濃鹽酸與二氧化錳反應的臨界濃度．
方法：A中試管有足量的MnO₂，往其中加入10mol/L的濃鹽酸，控制溫度為80℃進行反應．甲同學進行了三次同樣的實驗，收集氣體（體積均換算成標準狀況），數據如下表：

	第一次實驗	第二次實驗	第三次實驗
鹽酸的用量	10.0mL	10.0mL	10.0mL
氯氣的體積	225mL	192mL	223mL

回答下列問題：
（1）請寫出A中試管內反應的離子方程式

 

．
（2）檢驗該裝置的氣密性的方法是

 

．
（3）B中加入的溶液為

 

．
（4）為計算與二氧化錳反應的濃鹽酸臨界濃度，甲同學的第

 

次實驗數據應舍去．經計算反應的鹽酸臨界濃度為

 

．
方法二：
（5）乙同學認為該實驗有不足之處：濃鹽酸易揮發，會造成上述所測的臨界濃度

 

（填“偏高”“偏低”）．
乙同學提出可直接用反應后A中的溶液來測定鹽酸的臨界濃度：

（6）以上圖表中操作a的名稱是

 

．
（7）請寫出A溶液中的物質與NaHCO3溶液反應的離子方程式：

 

．
（8）根據以上數據，濃鹽酸與二氧化錳制氯氣的反應中濃鹽酸的臨界濃度為

 

．

Answer 1

分析：（1）裝置A中是二氧化錳和濃鹽酸加熱發生反應生成氯化錳，氯氣和水；
（2）依據裝置中壓強變化和液面變化分析設計氣密性檢查；
（3）氯氣在飽和食鹽水中 溶解度減小分析；
（4）依據圖表數據結合化學方程式分析計算；
（5）濃鹽酸揮發損耗氯化氫，實驗測得臨界濃度會偏低；
（6）分析流程和實驗過程分析可知，操作a是過濾操作；
（7）濃鹽酸隨反應進行變化為稀鹽酸不再和二氧化錳反應，加入碳酸氫鈉和剩余氯化氫反應生成二氧化碳氣體；
（8）依據流程生成的碳酸鈣沉淀質量換算物質的量，結合碳元素守恒計算剩余氯化氫物質的量得到濃度；

解答：解：（1）裝置A中是二氧化錳和濃鹽酸加熱發生反應生成氯化錳，氯氣和水，反應的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）依據裝置中壓強變化和液面變化分析設計氣密性檢查，檢驗該裝置的氣密性的方法是，連接好裝置，微熱燒杯，有部分液體進入量筒，冷卻后C導氣管中有液體上升，證明氣密性完好；
故答案為：連接好裝置，微熱燒杯，有部分液體進入量筒，冷卻后C導氣管中有液體上升，證明氣密性完好；
（3）氯氣在飽和食鹽水中 溶解度減小，B中是利用氯氣在飽和食鹽水中，氯離子濃度增大，氯氣溶解度減小，減少氯氣的損耗；
故答案為：飽和食鹽水；
（4）依據圖表數據結合化學方程式分析計算，第二組誤差較大舍去，利用第一組和第三組實驗數據計算得到鹽酸反應的臨界濃度=

(0.225+0.223) 22.4L/mol

0.010L

=0.4mol/L；
故答案為：二，0.4mol/L；
（5）濃鹽酸揮發損耗氯化氫，實驗測得臨界濃度會偏低；
故答案為：偏低；
（6）分析流程和實驗過程分析可知，分離過程中得到溶液和固體，實驗操作a是過濾操作；
故答案為：過濾；
（7）濃鹽酸隨反應進行變化為稀鹽酸不再和二氧化錳反應，加入碳酸氫鈉和剩余氯化氫反應生成二氧化碳氣體，反應的離子方程式為：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
故答案為：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（8）依據流程生成的碳酸鈣沉淀質量換算物質的量=

2.9g

100g/mol

=0.029mol，結合碳元素守恒計算剩余氯化氫物質的量為0.029mol，得到鹽酸臨界濃度=

0.029mol

0.005L

=0.58mol/L；
故答案為：0.58mol/L；

點評：本題考查了實驗室制備氯氣裝置分析判斷，反應過程分析和計算是解題關鍵，題目難度中等．