Question

11．某�；瘜W實驗興趣小組為了探究在實驗室制備Cl₂的過程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來，同時證明氯氣的某些性質，甲同學設計了如圖甲所示的實驗裝置（支撐用的鐵架臺省略），按要求回答問題．（B中裝的是無水硫酸銅）

（1）A是氯氣發(fā)生裝置，實驗室制取Cl₂的原理是MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（用化學方程式表示）．
（2）該實驗中圖甲A部分的裝置是（圖乙）c（填字母）．
（3）若用含有0.2mol HCl的濃鹽酸與足量的氧化劑反應制Cl₂，制得的Cl₂體積（標準狀況下）總是小于1.12L的原因是濃鹽酸濃度隨反應的進行變稀以后，將不再反應．
（4）裝置E的作用是吸收氯氣．
（5）乙同學認為甲同學的實驗有缺陷，不能確保最終通入AgNO₃溶液中的氣體只有一種．為了確保實驗結論的可靠性，證明最終通入AgNO₃溶液的氣體只有一種，乙同學提出在某兩個裝置之間再加一個裝置．該裝置中應放入濕潤的淀粉KI試紙（或濕潤的有色布條）試劑．
（6）用如圖丙所示裝置，收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，光照后觀察到量筒內形成一段水柱，認為有氯化氫生成．
①該反應的反應類型為取代反應；
②水槽中盛放的液體應為C（填標號）；
A．水　　B．飽和石灰水　　C．飽和食鹽水　　D．飽和NaHCO₃溶液
③若1mol CH₄與Cl₂發(fā)生取代反應，待反應完成后測得四種取代產(chǎn)物的物質的量相等，則消耗的Cl₂為2.5mol．

Answer 1

分析 實驗室用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應制取氯氣，探究在實驗室制備Cl₂的過程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來，及氯氣的性質，依據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件確定發(fā)生裝置，利用無水硫酸銅檢驗水的存在，氯氣不具有漂白性，依次通過干燥有色布條、濕潤有色布條，證明有漂白性的為次氯酸，不是氯氣，為檢驗氯化氫的存在，選用硝酸銀溶液，為排除氯氣的干擾應用四氯化碳吸收氯氣，用濕潤淀粉碘化鉀試液確認氯氣是否吸收完全，產(chǎn)生白色沉淀即可證明氯化氫存在．
（1）實驗室用二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣；
（2）依據(jù)反應物狀態(tài)與反應條件選擇發(fā)生裝置；
（3）二氧化錳只能與濃鹽酸反應，與稀鹽酸不反應；
（4）依據(jù)氯氣易溶于有機溶劑解答；
（5）依據(jù)氯氣的檢驗方法解答；
（6）①氯氣與甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應；
②水槽中的液體必須滿足：氯氣在該溶液中溶解度很小，以便證明氯氣與甲烷發(fā)生了反應；
③根據(jù)碳原子守恒判斷四種有機物的物質的量，發(fā)生取代反應時甲烷消耗的H原子和氯氣的物質的量之比為1：1，據(jù)此計算總共消耗的氯氣的物質的量．

解答 解：實驗室用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應制取氯氣，探究在實驗室制備Cl₂的過程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來，及氯氣的性質，依據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件確定發(fā)生裝置，利用無水硫酸銅檢驗水的存在，氯氣不具有漂白性，依次通過干燥有色布條、濕潤有色布條，證明有漂白性的為次氯酸，不是氯氣，為檢驗氯化氫的存在，選用硝酸銀溶液，為排除氯氣的干擾應用四氯化碳吸收氯氣，用濕潤淀粉碘化鉀試液確認氯氣是否吸收完全，產(chǎn)生白色沉淀即可證明氯化氫存在．
（1）二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水，化學方程式：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）依據(jù)方程式MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反應物為固體與液體，反應條件為加熱，應選擇裝置C；
故答案為：c；
（3）二氧化錳只能與濃鹽酸反應，與稀鹽酸不反應，濃鹽酸濃度隨反應的進行變稀以后，將不再反應；
故答案為：濃鹽酸濃度隨反應的進行變稀以后，將不再反應；
（4）氯氣易溶于四氯化碳溶液，可用來吸收氯氣；
故答案為：吸收氯氣；
（5）氯氣具有強的氧化性能夠使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍；氯氣與水反應生成的次氯酸具有漂白性，能夠使有色布條褪色；
故答案為：濕潤的淀粉KI試紙（或濕潤的有色布條）；
（6）①甲烷為飽和烷烴，與氯氣發(fā)生取代反應；
故答案為：取代反應；
②Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，氯氣在飽和氯化鈉溶液中的溶解度較小，所以防止氯氣和水反應，水槽中盛放的液體最好為飽和食鹽水；由于氯氣在水中溶解度較大、氯水能夠與飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液反應，干擾的實驗結果，而不能使用水，更不能使用飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液，
故答案為：C；
③1mol CH₄與Cl₂發(fā)生取代反應，待反應完成后測得4種取代物物質的量相等，則CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄的物質的量都是0.25mol，CH₄與Cl₂發(fā)生取代反應時消耗的氫原子和氯氣的物質的量之比是1：1，
生成0.25molCH₃Cl需要Cl₂的物質的量為0.25mol，
生成0.25molCH₂Cl₂需要Cl₂的物質的量為0.25mol×2=0.5mol，
生成0.25molCHCl₃需要Cl₂的物質的量為0.25mol×3=0.75mol，
生成0.25molCCl₄需要Cl₂的物質的量為0.25mol×4=1mol，
所以總共消耗的氯氣的物質的量=（0.25+0.5+0.75+1）mol=2.5mol，
故答案為：2.5．

點評 本題考查了氯氣的制備及性質檢驗，熟悉氯氣制備原理及甲烷與氯氣發(fā)生反應的過程是解題關鍵，題目難度不大．