Question

15．某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl₂的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如图1所示的实验装置（支撑用的铁架台省略），按要求回答问题．（B中装的是无水硫酸铜）

（1）A是氯气发生装置，实验室制取Cl₂的原理是MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+H₂O（用化学方程式表示）
（2）该实验中A部分的装置是图2中c（填字母）
（3）若用含有0.2mol HCl的浓盐酸与足量的氧化剂反应制Cl₂，制得的Cl₂体积（标准状况下）总是小于1.12L的原因是浓盐酸的浓度随着反应的进行变稀以后，将不再反应，加热时浓盐酸因挥发而损失
（4）装置E的作用是吸收氯气．
（5）乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确保最终通入AgNO₃溶液中的气体只有一种．为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO₃溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加一个装置．该装置中应放入湿润的淀粉KI试纸试剂．
（6）用如图3所示装置，收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成．
①该反应的反应类型为取代反应；
②该反应的化学方程式为CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；（只写第一步）
③水槽中盛放的液体应为C（填标号）；
A．水　　B．饱和石灰水　　C．饱和食盐水　　D．饱和NaHCO₃溶液．

Answer 1

分析 （1）二氧化锰在加热条件下能够氧化浓盐酸，生成氯气、氯化锰和水；
（2）依据反应物状态和反应条件选择合适的发生装置；
（3）只有浓盐酸才能与二氧化锰发生反应，稀盐酸不反应；
（4）氯气易溶于有机溶剂；
（5）氯气具有强的氧化性，能够氧化碘离子生成单质碘，单质碘遇到淀粉变蓝，用来检验 氯气是否被吸收完全；
（6）氯气与甲烷在光照条件下发生取代反应，水槽中的液体必须满足：氯气在该溶液中溶解度很小，以便证明氯气与甲烷发生了反应．

解答 解：（1）二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气、氯化锰和水，化学方程式：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+H₂O，故答案为：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+H₂O；
（2）实验室制备氯气用反应物状态为固体+固体，反应条件为加热，所以应选择装置c，故答案为：c；
（3）加热时部分浓盐酸挥发，加上随着反应的进行，盐酸不断消耗，浓度变稀，不再与二氧化锰反应，所以制得的氯气小于理论产量；
故答案为：浓盐酸的浓度随着反应的进行变稀以后，将不再反应；加热时浓盐酸因挥发而损失；
（4）四氯化碳为有机溶剂，氯气易溶于有机溶剂，可以用来吸收氯气，故答案为：吸收氯气；
（5）氯气与碘化钾反应生成单质碘，碘与淀粉变蓝，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气是否吸收完全，故答案为：湿润的淀粉KI试纸；
（6）①甲烷与氯气的反应属于取代反应，故答案为：取代反应；
②甲烷中一个氢原子被氯气取代的反应方程式为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，故答案为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；
③Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水；由于氯气在水中溶解度较大、氯水能够与饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液反应，干扰的实验结果，而不能使用水，更不能使用饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液，故答案为：C．

点评 本题考查了氯气的制备及性质检验，注意掌握甲烷的化学性质及甲烷与氯气发生取代反应的原理，明确物质检验的严密性是解题关键，题目难度中等．