Question

4．NCl₃可用于漂白，也可用于檸檬等水果的熏蒸處理．已知：NCl₃熔點(diǎn)為-40℃，沸點(diǎn)為70℃，95℃以上易爆炸，有刺激性氣味，可與水反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)室中可用氯氣和氨氣反應(yīng)制取NCl₃，反應(yīng)方程式為4NH₃+3C1₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NCl₃+3NH₄Cl．某校化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（NH₄Cl的分解溫度為300℃左右）．
回答下列問(wèn)題：

（1）寫出裝置F中的燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．寫出A裝置中的試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O
（2）E中的試劑為飽和食鹽水；B中的試劑為堿石灰
（3）導(dǎo)管G末端應(yīng)連接的裝置為圖中的c（填選項(xiàng)字母）．

（4）NCl₃遇水可發(fā)生水解反應(yīng)生成兩種物質(zhì)，其中一種是可使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，另一種有強(qiáng)氧化性，可使有色物質(zhì)褪色．寫出NCl₃水解的化學(xué)方程式：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO．
（5）已知C中生成的NH₄Cl溶解在NCl₃中，欲將二者分離可采取的操作方法為在低于95℃條件下，水浴加熱蒸餾（收集70℃）．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)室中可用氯氣和氨氣反應(yīng)制取NCl₃：F裝置制取氯氣，用濃鹽酸與MnO₂ 在加熱的條件下進(jìn)行生成氯氣，濃鹽酸易揮發(fā)，制得的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，E裝置除去氯氣中的氯化氫，D裝置干燥氯氣，A裝置制備氨氣，C裝置制得NCl₃，導(dǎo)管G既能吸收可能過(guò)量的氯氣和氨氣，又能防止水進(jìn)入C裝置．
（1）濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化錳、氯氣、水；氫氧化鈣與氯化銨加熱生成氨氣；
（2）濃鹽酸易揮發(fā)，制得的氯氣中含有氯化氫，氯化氫溶于飽和食鹽水，氯氣難溶；B裝置用于干燥氨氣；
（3）選擇的裝置需滿足既能吸收可能過(guò)量的氯氣和氨氣，又能防止水進(jìn)入C裝置；
（4）可使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體為氨氣，根據(jù)質(zhì)量守恒判斷反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）NCl₃熔點(diǎn)為-40℃，沸點(diǎn)為70℃，95℃以上易爆炸，NH₄Cl溶解在NCl₃中，可利用沸點(diǎn)不同采用蒸餾的方法分離．

解答 解：（1）在酸性條件下MnO₂氧化Cl^-，二氧化錳被還原成+2價(jià)的錳離子，氯離子被還原成單質(zhì)氯氣，二氧化錳與濃鹽酸加熱生成氯氣、氯化錳和水，離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；氫氧化鈣與氯化銨加熱生成氨氣、氯化鈣和水，所以A裝置中的試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）濃鹽酸制取的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣雜質(zhì)，應(yīng)用飽和的食鹽水除掉氯化氫，當(dāng)含氯化氫的氯氣通過(guò)飽和食鹽水時(shí)，氯化氫溶解在其中，氯氣幾乎不溶；B裝置用于干燥氨氣，所以B中的固體干燥劑為堿石灰；
故答案為：飽和食鹽水；堿石灰；
（3）G連接的裝置既能吸收可能過(guò)量的氯氣和氨氣，又能防止水進(jìn)入C裝置，圖2中的c有干燥、倒吸裝置，符合要求；
故答案為：c；
（4）可使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體為氨氣，則NCl₃水解的化學(xué)方程式為：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO，
故答案為：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO．
（5）因?yàn)槁然�銨在NCl₃中溶解，而NCl₃沸點(diǎn)比較低易揮發(fā)，因此應(yīng)采用蒸餾的方法，但由于高于95℃時(shí)NCl₃易爆炸，因此應(yīng)采用水浴加熱的方法，進(jìn)行蒸餾，控制溫度只要介于70-95℃之間即可，
故答案為：在低于95℃條件下，水浴加熱蒸餾（收集70℃）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查工藝流程、物質(zhì)制備、鹽類水解、物質(zhì)的分離提純等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．