Question

15．四氯化錫常用作媒染劑、有機(jī)合成中的催化劑，已知SnCl₄易水解，溶點(diǎn)為-33℃、沸電為114℃．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖裝置（部分夾持裝置及加熱儀器省略）制備SnCl₄．

（1）裝置甲中反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑．整個(gè)制備裝置中有一處不足，改進(jìn)的方法是甲與乙之間連一個(gè)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶．
（2）利用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（下同）時(shí)甲、丙均需加熱，首先加熱的是甲處的燒瓶，冷凝管x是已中的一種，該儀器的編號(hào)是①，裝置戊的用途是防止空氣中水份進(jìn)入丁裝置，同時(shí)可以吸收氯氣尾氣．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中裝置甲中除觀察到固體溶解外，還可觀察到的明顯變化是有黃綠色氣體生成．
（4）該小組的甲同學(xué)提出，可利用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定甲中剩余溶液的方法測(cè)定出鹽酸與MnO₂反應(yīng)的最低濃度．
①滴定時(shí)所用指示劑最好是甲基橙[假設(shè)開始出現(xiàn)Mn（ OH）₂，沉淀時(shí)的pH約為6，8]．
②假設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)從甲中準(zhǔn)確取出V₂mL剰余溶液并稀釋到V₃ mL，然后用0.100 0mol•L^-1的 NaOH溶液進(jìn)行滴定，滴定終點(diǎn)時(shí)消耗掉V₁mL NaOH溶液，則鹽酸與MnO₂反應(yīng)時(shí)最低濃度應(yīng)大于$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，甲裝置用MnO₂和濃鹽酸在加熱條件下制取氯氣，發(fā)生的反應(yīng)為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，乙裝置用濃硫酸干燥氯氣，丙裝置用錫與氯氣反應(yīng)生成SnCl₄，為了便于生成 的液態(tài)SnCl₄順利流下，應(yīng)用直形冷凝管冷卻，SnCl₄易水解，為防止空氣中水份進(jìn)入丁與生成的SnCl₄反應(yīng)，丁后面連接一個(gè)戊裝置，在制氯氣的實(shí)驗(yàn)中，濃鹽酸具有揮發(fā)性，加熱促進(jìn)揮發(fā)，所以生成的氯氣中含有HCl，為防止Sn與HCl反應(yīng)，在甲與乙之間還應(yīng)再加一個(gè)除氯化氫的裝置，利用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的鹽酸濃度，要防止錳離子出現(xiàn)沉淀，所以滴定終點(diǎn)的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示劑，根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量可計(jì)算出V₂mL剰余溶液中氯化氫的物質(zhì)的量，進(jìn)而可計(jì)算出此時(shí)溶液中氯化氫的物質(zhì)的量濃度，據(jù)此答題．

解答 解：根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，甲裝置用MnO₂和濃鹽酸在加熱條件下制取氯氣，發(fā)生的反應(yīng)為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，乙裝置用濃硫酸干燥氯氣，丙裝置用錫與氯氣反應(yīng)生成SnCl₄，為了便于生成 的液態(tài)SnCl₄順利流下，應(yīng)用直形冷凝管冷卻，SnCl₄易水解，為防止空氣中水份進(jìn)入丁與生成的SnCl₄反應(yīng)，丁后面連接一個(gè)戊裝置，同時(shí)可以吸收氯氣尾氣，在制氯氣的實(shí)驗(yàn)中，濃鹽酸具有揮發(fā)性，加熱促進(jìn)揮發(fā)，所以生成的氯氣中含有HCl，為防止Sn與HCl反應(yīng)，在甲與乙之間還應(yīng)再加一個(gè)除氯化氫的裝置，即連一個(gè)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶，利用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的鹽酸濃度，要防止錳離子出現(xiàn)沉淀，所以滴定終點(diǎn)的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示劑，根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量可計(jì)算出V₂mL剰余溶液中氯化氫的物質(zhì)的量，進(jìn)而可計(jì)算出此時(shí)溶液中氯化氫的物質(zhì)的量濃度，
（1）裝置甲中用MnO₂和濃鹽酸在加熱條件下制取氯氣，反應(yīng)的離子方程式為 MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，根據(jù)上面的分析可知，整個(gè)制備裝置中有一處不足，改進(jìn)的方法是甲與乙之間連一個(gè)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；甲與乙之間連一個(gè)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；
（2）由于SnCl₄易水解，在實(shí)驗(yàn)過程中要將裝置中的空氣全部排盡，所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先加熱的是甲處的燒瓶，根據(jù)上面的分析可知，冷凝管x是直形冷凝管，該儀器的編號(hào)是①，裝置戊的用途是 防止空氣中水份進(jìn)入丁裝置，同時(shí)可以吸收氯氣尾氣，
故答案為：甲；①；防止空氣中水份進(jìn)入丁裝置，同時(shí)可以吸收氯氣尾氣；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中裝置甲中除觀察到固體溶解外，還可觀察到的明顯變化是有黃綠色氣體生成，
故答案為：有黃綠色氣體生成；
（4）①利用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的鹽酸濃度，要防止錳離子出現(xiàn)沉淀，所以滴定終點(diǎn)的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示劑，
故答案為：甲基橙；
②根據(jù)題意，NaOH的物質(zhì)的量為0.100 0mol•L^-1×V₁mL，所以V₂mL剰余溶液中氯化氫的物質(zhì)的量為0.100 0mol•L^-1×V₁mL，則鹽酸濃度為$\frac{0.1000mol•L{\;}^{-1}×V{\;}_{1}mL}{V{\;}_{2}mL}$=$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L，所以鹽酸與MnO₂反應(yīng)時(shí)最低濃度應(yīng)大于$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L，
故答案為：$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及鹽類水解、氣體制備和性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)方程式的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理、物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)基本操作等是解本題關(guān)鍵，知道各個(gè)裝置作用及可能發(fā)生的反應(yīng)，題目難度中等．