Question

3．某學習小組設計了如圖所示的實驗方案來制取次氯酸鈉和探究氯水的性質．圖中：
①為氯氣發(fā)生裝置；
②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中；
③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液；
④為尾氣吸收裝置．
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）實驗前必須對整套裝置進行的操作是檢查裝置的氣密性；
（2）制取氯氣時，在燒瓶里加入一定量的二氧化錳，通過分液漏斗（填寫儀器名稱）向燒瓶中加入適量的濃鹽酸．實驗時為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有b（填寫下列編號字母）的凈化裝置．
a．堿石灰        b．飽和食鹽水      c．濃硫酸       d．飽和碳酸氫鈉溶液
（3）寫出①裝置中發(fā)生的離子反應方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；寫出②裝置中發(fā)生的離子反應方程式2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）實驗中可觀察到③試管的實驗現象是溶液褪色．某同學提出兩種猜想：
猜想一：氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應使溶液褪色．
猜想二：氯水中含有的HClO起漂白作用．
【設計實驗驗證猜想】
取褪色后的溶液少量加入潔凈的于試管中，滴加幾滴NaOH溶液，若溶液若溶液恢復紅色現象，則猜想猜想一正確．
（5）已知在某溫度下，將氯氣通入燒堿液中，得到NaCl、NaClO和NaClO₃的混合液．經測定，NaClO和NaClO₃的物質的量之比為3：1，則反應中被氧化與被還原的氯元素的物質的量之比是1：4．

Answer 1

分析 用如圖所示的實驗方案來制取次氯酸鈉和探究氯水的性質，①為氯氣發(fā)生裝置，在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應生成氯氣，實驗時為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中，發(fā)生2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，生成NaClO和NaCl；③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液，可觀察到溶液褪色，可能原因是或氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應使溶液褪色，氯水中含有的HClO起漂白作用，可在褪色后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，如顏色變?yōu)榧t色，則猜想一正確；因氯氣有毒，不能排放到空氣中，④為尾氣吸收裝置，以此解答該題．

解答 解：用如圖所示的實驗方案來制取次氯酸鈉和探究氯水的性質，①為氯氣發(fā)生裝置，在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應生成氯氣，實驗時為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中，發(fā)生2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，生成NaClO和NaCl；③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液，可觀察到溶液褪色，可能原因是或氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應使溶液褪色，氯水中含有的HClO起漂白作用，可在褪色后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，如顏色變?yōu)榧t色，則猜想一正確；因氯氣有毒，不能排放到空氣中，④為尾氣吸收裝置，
（1）實驗涉及氣體的制備和性質的檢驗，在實驗前應檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）制取氯氣時，在燒瓶里加入一定量的二氧化錳，通過分液漏斗向燒瓶中加入適量的濃鹽酸，因氯氣不溶于飽和食鹽水，實驗時為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有 b的凈化裝置．
故答案為：分液漏斗；b；
（3）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應生成氯氣，反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中，發(fā)生2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液，可觀察到溶液褪色，可能原因是或氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應使溶液褪色，氯水中含有的HClO起漂白作用，可在褪色后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，如顏色變?yōu)榧t色，則猜想一正確，
故答案為：氯水中含有的HClO起漂白作用；NaOH溶液；若溶液恢復紅色；猜想一；
（5）Cl₂生成ClO^-與ClO₃^-是被氧化的過程，化合價分別由0價升高為+1價和+5價，
ClO^-與ClO₃^-的物質的量濃度之比為1：3，
則可設ClO^-為1mol，ClO₃^-為3mol，被氧化的Cl共為4mol，
失去電子的總物質的量為1mol×（1-0）+3mol×（5-0）=16mol，
氧化還原反應中氧化劑和還原劑之間得失電子數目相等，
Cl₂生成NaCl是被還原的過程，化合價由0價降低為-1價，
則得到電子的物質的量也應為16mol，
則被還原的Cl的物質的量為16mol，
則反應中被氧化與被還原的氯元素的物質的量之比是4mol：16mol=1：4，
故答案為：1：4．

點評 本題考查實驗方案的設計，熟悉氯氣的制取原理及物質的性質是解答本題的關鍵，題目難度不大，注意（5）中發(fā)生的氧化還原反應為解答的難點．