Question

某校化学兴趣小组在加热条件下利用二氧化锰与浓盐酸反应来制取并收集氯气．

（1）写出该反应的离子方程式______．
（2）如图是一个学生设计的实验装置图，这个装置有哪些错误？（有几处填写几处）______，______，______，______．
（3）改正的装置中，洗气瓶中的饱和食盐水，浓硫酸及烧杯中的NaOH溶液各起什么作用？______．
（4）该小组称取8.7g二氧化锰与足量10mol?L^-1的浓盐酸反应，理论上可制得氯气的体积（标准状况）V₁=______L．
（5）若该小组量取了10mol?L^-1的浓盐酸40mL，与足量的二氧化锰反应，理论上产生氯气的体积为V₂（标准状况），则V₁______V₂（填“＞”、“=”或“＜”）原因是______．

Answer 1

解：（1）氧化物、气体、弱电解质写化学式，可溶性的强电解质写离子式，所以二氧化锰和浓盐酸反应的离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑．
（2）该反应需要加热，所以缺少酒精灯；加热烧瓶时，需要垫石棉网；饱和食盐水是吸收氯化氢气体，浓硫酸是吸收水蒸气，即干燥气体，所以混合气体应先通入饱和食盐水，后通入浓硫酸溶液；在洗气装置中长导管为进气管，短导管为出气管．
故答案为：缺少酒精灯，缺少石棉网，两洗气瓶位置及盛饱和食盐水的洗气瓶导管连接错误．
（3）浓盐酸有挥发性，浓盐酸、水在加热时会产生气体，所以氯气中含有氯化氢、水蒸气；氯化氢极易溶于水，且饱和食盐水中含有氯离子，抑制氯气的溶解，所以饱和食盐水的作用是吸收氯化氢气体；浓硫酸有吸水性，所以其作用是除水蒸气；氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，酸和碱反应中和反应，所以其作用是吸收氯气；
故答案依次为：除氯化氢、除水蒸气、吸收尾气．
（4）设理论上可制得氯气的体积（标准状况）V₁，
MnO₂+4H⁺+2Cl^-MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑
87g 22.4L
8.7g V₁
所以 V₁=2.24 L
故答案为：2.24．
（5）10mol?L^-1的浓盐酸40mL，与足量的二氧化锰反应，实际上产生的氯气体积为V₂＜V₁，因为浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气，稀盐酸和二氧化锰不反应，所以随着反应的进行，浓盐酸变成稀盐酸，反应不再进行，故V₂＜V_1．
故答案为：＞；随反应的进行，反应物的浓度减小，稀盐酸和二氧化锰不反应．
分析：（1）根据离子方程式的书写规则书写，氧化物、气体、弱电解质写化学式，可溶性的强电解质写离子式．
（2）整套装置包括气体发生装置、除杂装置、干燥装置、收集装置、尾气处理装置；根据反应条件及烧瓶加热的特点判断错误之处；根据浓硫酸和饱和食盐水的作用及实验目的判断两洗气瓶的位置；洗气瓶中长导管为进气管，短导管为出气管．
（3）根据饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠的性质判断其作用；
（4）根据二氧化锰和氯气的关系式计算生成氯气的体积；
（5）根据浓盐酸和氯气的关系式计算生成氯气的体积，再根据浓、稀盐酸的性质判断两氯气体积的大小；
点评：本题考查了氯气的实验室制法等知识点，难度不大，注意浓盐酸和二氧化锰能反应生成氯气，稀盐酸和二氧化锰不反应．