Question

20．氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法是MnO₂和濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)，若將MnO₂換成KMnO₄、KClO₃等氧化劑氧化濃鹽酸亦可快速制取氯氣．根據(jù)上述反應(yīng)原理，有人提出猜想：能否利用Na₂O₂的強(qiáng)氧化性氧化濃鹽酸得到氯氣呢？某課外小組在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了探索性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置：
操作步驟及現(xiàn)在如下：
①連接好裝置，檢查裝置的氣密性，加入藥品．
②緩慢通入一定量的N₂后，將裝置E連接好（導(dǎo)管未伸入集氣瓶中），再向圓底燒瓶中緩慢滴加濃鹽酸，反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生黃綠色氣體．
③一段時(shí)間后，將導(dǎo)管末端伸入集氣瓶中收集氣體．裝置E中收集到能使帶火星的木條復(fù)燃的無(wú)色氣體．
④反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉分液漏斗的活塞，再通入一定量的N₂，至裝置中氣體無(wú)色．
回答下列問(wèn)題：
（1）用化學(xué)方程式表示KClO₃氧化濃鹽酸的反應(yīng)KClO₃++6HCl（濃）═KCl+3Cl₂↑+3H₂O．
（2）裝置B中為濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙，反應(yīng)一段時(shí)間后試紙變藍(lán)，能否僅通過(guò)該現(xiàn)象說(shuō)明A裝置中產(chǎn)生氯氣？不能（填“能”或“不能”），請(qǐng)用離子方程式說(shuō)明原因4H⁺+O₂+4I^-=2I₂+2H₂O．
裝置C中濕潤(rùn)的紅色布條褪色，是因?yàn)楫a(chǎn)生了具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)HClO．
（3）裝置D的作用之一是吸收產(chǎn)生的氯氣，可以用硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）溶液替代NaOH溶液，已知25.0mL0.1mol/L的Na₂S₂O₃溶液可以恰好把標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mLCl₂完全轉(zhuǎn)化為Cl^-時(shí)，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+10H⁺+8Cl^-．
（4）實(shí)驗(yàn)證明，Na₂O₂可以與HCl反應(yīng)生成氯氣，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式Na₂O₂+4HCl═Cl₂+2NaCl+2H₂O．
（5）利用Na₂O₂與濃鹽酸反應(yīng)制得的Cl₂中通常含有的雜質(zhì)氣體有：HCl、O₂（不包括水蒸氣），較難分離，因此實(shí)驗(yàn)室很少用該方法制取氯氣．

Answer 1

分析 裝置A是發(fā)生裝置過(guò)氧化鈉和濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生黃綠色氣體，說(shuō)明生成氯氣，一段時(shí)間后，將導(dǎo)管末端伸入集氣瓶中收集氣體．裝置E中收集到能使帶火星的木條復(fù)燃的無(wú)色氣體為氧氣，反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉分液漏斗的活塞，再通入一定量的N₂，至裝置中氣體無(wú)色，把生成的氣體全部趕出，
（1）KClO₃氧化濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氯酸鉀是氧化劑，濃鹽酸為還原劑，反應(yīng)生成氯化鉀，氯氣和水；
（2）O₂、Cl₂都具有強(qiáng)氧化性，都能將碘離子氧化為I₂，I₂遇淀粉試液變藍(lán)色，HClO有漂白性，氯氣和水反應(yīng)生成HClO；
（3）n（Na₂S₂O₃）=0.1mol/L×0.025L=0.0025mol，氯氣的物質(zhì)的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，二者完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子相等，設(shè)硫代硫酸根離子被氧化后硫元素的化合價(jià)為x，0.01mol×2×（1-0）=0.0025mol×2×（x-2），4=x-2，x=+6，所以硫代硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫酸根離子，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒、原子守恒、電荷守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（4）根據(jù)元素守恒知，生成物中還有水生成，該反應(yīng)中O元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?2價(jià)、Cl元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等配平方程式；
（5）利用Na₂O₂與濃鹽酸反應(yīng)制得的Cl₂中通常含有的雜質(zhì)氣體，是過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)生成氧氣，濃鹽酸易揮發(fā)；

解答 解：（1）KClO₃氧化濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氯酸鉀是氧化劑，濃鹽酸為還原劑，反應(yīng)生成氯化鉀，氯氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：KClO₃++6HCl（濃）═KCl+3Cl₂↑+3H₂O，
故答案為：KClO₃++6HCl（濃）═KCl+3Cl₂↑+3H₂O；
（2）裝置B中為濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙，反應(yīng)一段時(shí)間后試紙變藍(lán)，碘離子易被氧化，氧氣可把碘離子氧化，反應(yīng)方程式為：4H⁺+O₂+4I^-=2I₂+2H₂O，故濕潤(rùn)的碘化鉀-淀粉試紙變藍(lán)不能說(shuō)明有氯氣生成，裝置C中濕潤(rùn)的紅色布條褪色，說(shuō)明有次氯酸生成，氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸和鹽酸，故A中生成了氯氣，
故答案為：不能，4H⁺+O₂+4I^-=2I₂+2H₂O，HClO；
（3）n（Na₂S₂O₃）=0.1mol/L×0.025L=0.0025mol，氯氣的物質(zhì)的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，二者完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子相等，設(shè)硫代硫酸根離子被氧化后硫元素的化合價(jià)為x，0.01mol×2×（1-0）=0.0025mol×2×（x-2），4=x-2，x=+6，所以硫代硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫酸根離子，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為8e^-，反應(yīng)的氯氣為4mol，反應(yīng)的離子方程式為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+10H⁺+8Cl^-，
故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+10H⁺+8Cl^-；
（4）根據(jù)元素守恒知，生成物中還有水生成，該反應(yīng)中O元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?2價(jià)、Cl元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等配平方程式為：Na₂O₂+4HCl═Cl₂+2NaCl+2H₂O，
故答案為：Na₂O₂+4HCl═Cl₂+2NaCl+2H_2°；
（5）利用Na₂O₂與濃鹽酸反應(yīng)制得的Cl₂中通常含有的雜質(zhì)氣體，是過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)生成氧氣，濃鹽酸易揮發(fā)，所以通常含有的雜質(zhì)氣體有氧氣和氯化氫氣體，
故答案為：HCl、O₂；

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究，側(cè)重考查學(xué)生動(dòng)手操作、分析問(wèn)題能力，物質(zhì)的性質(zhì)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)，性質(zhì)、制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是高考高頻點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，熟練掌握元素化合物知識(shí)，題目難度中等．