Question

某化學(xué)興趣小組的同學(xué)用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究（圖中a、b、c表示止水夾）．請(qǐng)對(duì)其方案進(jìn)行完善或評(píng)價(jià)．

（1）利用實(shí)驗(yàn)室常用方法制取氯氣，將A、C、E相連，在丙中加入適量水，即可制得氯水．將所得氯水分為兩份，進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象、結(jié)論如下

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	結(jié)論
Ⅰ	將氯水滴入品紅溶液	品紅溶液褪色	氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物有漂白性
Ⅱ	氯水中加入碳酸氫鈉粉末	有無色氣泡產(chǎn)生	氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物具有酸性

請(qǐng)你評(píng)價(jià)：上述實(shí)驗(yàn)推出的相應(yīng)結(jié)論是否合理？

 

A．Ⅰ合理，Ⅱ不合理B．Ⅰ不合理，Ⅱ合理 C．Ⅰ、Ⅱ均不合理D．Ⅰ、Ⅱ均合理
（2）A、C、E相連，可設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證Cl^-和Br^--的還原性強(qiáng)弱．有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：

 

，

 

．
（3）B、D、E裝置相連后，在B中盛裝濃硝酸和銅片（放在有孔塑料板上），可制得并進(jìn)行NO₂的有關(guān)實(shí)驗(yàn)．
①B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
②欲用D裝置驗(yàn)證NO₂與水的反應(yīng)，其操作步驟為：先關(guān)閉止水夾

 

，再打開止水夾

 

，使燒杯中的水進(jìn)入試管丁的可能的操作是

 

．
（4）將22.4g鐵粉逐漸加入含HNO₃ 0.8mol的稀硝酸中，請(qǐng)畫出生成的氣體的物質(zhì)的量（x）隨消耗鐵粉的物質(zhì)的量（y）變化關(guān)系圖：

Answer 1

考點(diǎn)：常見氣體制備原理及裝置選擇,性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）實(shí)驗(yàn)室制得的氯氣中有雜質(zhì)氣體水蒸氣和氯化氫氣體，鹽酸能和碳酸氫鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w；
（2）A、C、E相連即為二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，氯氣的氧化性強(qiáng)于溴，氯氣可以將溴從其鹽溶液中置換出來；
（3）銅和濃硝酸反應(yīng)生成的是二氧化氮?dú)怏w，二氧化氮能和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；利用壓強(qiáng)原理進(jìn)行操作；
（4）鐵粉逐漸加入到含HNO₃ 0.8mol的稀硝酸中，開始硝酸過量，鐵與硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮，當(dāng)硝酸反應(yīng)完畢后，鐵若有剩余，再與硝酸鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵．
先判斷鐵與硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮，鐵是否有剩余，若鐵有剩余根據(jù)硝酸計(jì)算生成NO的物質(zhì)的量，若硝酸有剩余根據(jù)鐵計(jì)算生成NO的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）實(shí)驗(yàn)室制得的氯氣中有雜質(zhì)氣體水蒸氣和氯化氫氣體，要進(jìn)行干燥的氯氣不具備漂白性的驗(yàn)證試驗(yàn)，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅰ才能得到結(jié)論；氯化氫氣體溶于水形成鹽酸，鹽酸也能和碳酸氫鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，不一定是氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物的酸性，故都不合理，
故選C；
故答案為：不合理；沒有事先證明干燥的氯氣無漂白性；不合理； 制取的氯氣中含有HCl氣體，HCl溶于水后能與碳酸氫鈉粉末反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；
（2）氯氣的制取原理方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，氯氣的氧化性強(qiáng)于溴，氯氣可以將溴從其鹽溶液中置換出來，
涉及的反應(yīng)為：Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂；
（3）①銅和濃硝酸反應(yīng)的方程式為：Cu+4HNO₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，故答案為：Cu+4HNO₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
②D裝置驗(yàn)證NO₂與水的反應(yīng)，其操作步驟為：先關(guān)閉止水夾ab，再打開c，然后雙手緊握（或微熱）試管丁，使試管中氣體逸出，
NO₂與水接觸后即可引發(fā)燒杯中的水倒流入試管丁中，
故答案為：a、b；c；雙手緊握（或微熱）試管丁，使試管中氣體逸出，NO₂與水接觸后即可引發(fā)燒杯中的水倒流入試管丁中；
（4）22.4g鐵的物質(zhì)的量為

22.4g

56g/mol

=0.4mol，令鐵完全反應(yīng)需硝酸的物質(zhì)的量為n，則：
  Fe+4HNO₃（�。�=Fe（NO₃）₃+NO↑+H₂0
   1   4
0.4mol n
所以n=1.6mol，由于1.6mol＞0.8mol，所以Fe有剩余，根據(jù)硝酸計(jì)算生成NO的物質(zhì)的量，參加反應(yīng)生成NO的Fe的物質(zhì)的量，則：
   Fe+4HNO₃（�。�=Fe（NO₃）₃ +NO↑+H₂0
 1mol   4 mol     1mol     0.1mol
0.2mol  0.8mol    0.2mol   0.2mol
，生成的0.2mol鐵離子再和剩余0.1mol鐵反應(yīng)生成亞鐵離子，氣體體積不變；
反應(yīng)生成的氣體的物質(zhì)的量（x）隨消耗鐵粉的物質(zhì)的量（y）變化關(guān)系如圖：

故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道有關(guān)氯氣的制備和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)題，綜合性較強(qiáng)，考查學(xué)生分析和解決問題的能力．注意鐵粉逐漸加入到稀硝酸中，開始硝酸過量，鐵與硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵．