Question

20．请依据下列信息回答有关问题：
Cl₂是一种黄绿色、具有刺激性气味、有毒的气体，其密度比空气的密度大．能与氢氧化钠溶液反应，生成氯化钠、次氯酸钠（NaClO）和水．Cl₂可用于漂白纸张、布匹以及消毒饮用水等．在实验室里常用下述反应制取氯气：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑

（1）写出氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；生成物中氯元素的化合价分别为-1、+1．
（2）实验室选择气体发生装置应考虑的因素有哪些？反应物的状态和反应的条件
（3）如图，在实验室里制取氯气应选择的发生装置是C（填字母）；收集氯气选用D装置，请推测其中氢氧化钠溶液的作用是吸收多余的氯气．
（4）如图，若选用B、E组合在实验室可制取气体，反应方程式为氧气；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（5）12.5g大理石与稀盐酸完全反应后，可生成二氧化碳气体4.4g，请计算大理石中杂质的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据氯气与氢氧化钠溶液反应原理书写方程式，并依据化合物中正负化合价总和为0的原则解答；
（2）根据实验室制取气体的一般思路：选择发生装置时要考虑反应物的状态和反应条件进行回答；
（3）根据反应物的状态和反应条件选择制取氯气的发生装置，氯气有毒，所以要进行尾气处理，并依据氯气可与氢氧化钠溶液反应分析解答；
（4）B、E组合在实验室可制取用固体和液体不需加热制取、且不易溶于水的气体，再根据反应原理书写方程式；
（5）根据大理石与稀盐酸反应方程式，依据二氧化碳气体的质量计算碳酸钙的质量，并进而求出大理石中杂质的质量分数．

解答 解：（1）氯气能与氢氧化钠溶液反应，生成氯化钠、次氯酸钠（NaClO）和水，方程式是Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，氯化钠中钠元素显+1价，所以氯元素显-1价，次氯酸钠中钠元素显+1价，氧元素显-2价，所以氯元素显+1价；
（2）此题考查实验室制取气体的思路，选择发生装置时要考虑反应物的状态和反应条件；
（3）根据（2）中分析选择发生装置要考虑反应物的状态和反应条件，因实验室制取氯气是用加热二氧化锰和浓盐酸的方法，即反应物为固体和液体，反应的条件为加热，所以应选C装置，由于氯气有毒，并能与氢氧化钠反应，故可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气；
故答案为：C；吸收多余的氯气；
（4）B、E组合在实验室可制取用固体和液体不需加热制取、且不易溶于水的气体，实验室用双氧水制取氧气及用锌与稀硫酸反应制取氢气符合条件，氢气和氧气都不溶于水，双氧水和二氧化锰混合生成水和氧气，方程式是 2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌，方程式是Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
故答案为：氧气；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；（或氢气；Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑）
（5）设CaCO₃ 的质量为x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑   
100                                      44
x                                          4.4g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=10g                            
大理石中杂质的质量分数为=$\frac{12.5g-10g}{12.5g}$×100%=20%
答案：
（1）Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；-1、+1
（2）反应物的状态和反应的条件．
（3）C；吸收多余的氯气；
（4）氧气；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；（或氢气；Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑）
（5）大理石中杂质的质量分数为20%．

点评 本题考查知识综合而全面，既考查了实验室制取气体的思路及理解应用，又考查了实验室制取气体的反应方程式和方程式计算等内容，能很好的考查学生应用知识解决问题 的能力．