Question

某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验（图中a、b、c表示止水夹）．

请按要求填空：?
（1）利用B装置可制取的气体有______（填2种）．
（2）A、C、E相连后的装置可用于制取Cl₂并进行相关的性质实验．
若在丙中加入适量水，即可制得氯水．将所得氯水分成两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象结论如下：?

实验序号	实验操作	现象	结论
Ⅰ	将氯水滴入品红溶液	溶液褪色	氯气与水反应的产物有漂白性
Ⅱ	氯水中加入 NaHCO3粉末	有无色气泡产生	氯气与水反应的产物具有较强的酸性

请你评价实验Ⅰ、Ⅱ的结论是否合理？若不合理，请说明理由．______．
（3）请利用上述A、C装置设计一个简单的实验，验证Cl₂和Br₂的氧化性强弱（分别指出甲、乙、丙中盛装的试剂、实验现象及结论）______．B、D、E装置相连后，在B中盛装足量浓硝酸和铜片（放在有孔塑料板上），可制得NO₂并进行有关实验．
（4）B中发生反应的化学方程式为______．
（5）欲用D装置验证NO₂与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹______，再打开止水夹______，使烧杯中的水进入试管丁的操作是______．
（6）试管丁中的NO₂与一定量的O₂混合后倒插水中，试管9/10充满水，则原试管丁中的混合气体的平均分子量可能为______．（保留二位小数）

Answer 1

解：（1）B装置为块状不溶于水的固体和液体反应制取气体的装置，并不用加热，中学化学中常见的有：H₂、CO₂、H₂S 等，故答案为：H₂、CO₂、H₂S 等；
（2）实验室制得的氯气中有杂质气体水蒸气和氯化氢气体，要进行干燥的氯气不具备漂白性的验证试验，再进行实验Ⅰ才能得到结论；氯化氢气体溶于水形成盐酸，盐酸也能和碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体，不一定是氯气与水反应的产物的酸性，故答案为：不合理，没有事先证明干燥的氯气无漂白性；不合理； 制取的氯气中含有HCl气体，HCl溶于水后能与碳酸氢钠粉末反应产生气泡；
（3）验证Cl^-和Br^-的还原性强弱可根据反应Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂设计实验，在A装置中制备氯气，生成的气体通入到装有溴化钠溶液的C中，如烧瓶中有黄绿色气体生成，试管中溶液由无色变为橙色，可证明氯气的氧化性强于溴，
故答案为：在甲、乙、丙中分别装入浓盐酸、二氧化锰、溴化钠溶液；烧瓶中有黄绿色气体生成，试管中溶液由无色变为橙色，可证明氯气的氧化性强于溴；
（4）浓硝酸具有强氧化性，与铜反应生成二氧化氮气体，反应的化学方程式为Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（5）浓硝酸与铜反应生成的二氧化氮收集于试管丁中，装置验证NO₂与水的反应，要先关闭a、b，然后用微热法使试管中气体逸出，NO₂与水接触后即可引发烧杯中的水倒流入试管丁中，
故答案为：a、b；c；双手紧握（或微热）试管丁，使试管中气体逸出，NO₂与水接触后即可引发烧杯中的水倒流入试管丁中；
（6）NO₂和O₂混合气体的试管倒立于水中，发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 最后剩余气体可能为氧气，也可能是NO气体，设NO₂和O₂混合气体的物质的量为10mol，
若剩余气体为氧气，设参加4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 反应消耗的氧气为x，则有消耗的NO₂为4x，即：5x=9mol，x=1.8mol．即氧气为2.8mol，V（NO₂）=7.2mol；
混合气体的总质量为7.2molNO₂与2.8molO₂的质量之和为7.2mol×46g/mol+2.8mol×32g/mol=420.8g，平均摩尔质量=42.08g/mol，平均分子量42.08；
若剩余气体为NO气体，则有3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，说明过量的NO₂为3mol，反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃消耗的气体总体积为7mol，设反应消耗的氧气为y，则有消耗的NO₂为4y则有5y=7mol，y=1.4mol，即此时氧气为1.4mol，V（NO₂）=8.6mol；
混合气体的总质量为8.6molNO₂与1.4molO₂的质量之和为8.6mol×46g/mol+1.4mol×32g/mol=440.4g，平均摩尔质量=44.04g/mol，平均分子量44.04；
故答案为：42.08或44.04．
分析：（1）B装置为块状不溶于水的固体和液体反应不加热制取气体的装置；
（2）实验室制得的氯气中有杂质气体水蒸气和氯化氢气体，盐酸能和碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体；
（3）验证Cl^-和Br^-的还原性强弱可根据反应Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂设计实验；
（4）浓硝酸具有强氧化性，与铜反应生成二氧化氮气体；
（5）NO₂与水反应生成无色气体NO；
（6）先判断过量的气体的成分，若为氧气，然后根据 4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃计算，求出参加此反应的NO₂和O₂，最后相加得到原来的氧气，若为NO，先根据3NO₂+H₂O=2HNO₃+2NO求出过量的NO₂，然后根据4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃求出参加此反应的NO₂和O₂，最后相加得到原来的NO₂，最终根据M=求平均摩尔质量，平均分子量和摩尔质量在数值上相等．
点评：本题考查较为综合，题目难度中等，注意制备气体的实验装置和反应原理以及NO₂、O₂和H₂O反应的计算，把握物质的主要性质，注重基础知识的积累．