Question

（1）实验室常用MnO₂与浓盐酸反应制备Cl₂（发生装置如图1所示）
①制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是

 

（填序号）．
a．往烧瓶中加入MnO₂粉末
b．加热
c．往烧瓶中加入浓盐酸
②图2中收集Cl₂的正确装置是

 

（填序号）．
③将Cl₂通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯离子有

 

．
④设计实验比较Cl₂和Br₂的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl₄于试管中，

 

．
（2）能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl₂是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能，设计甲、乙两种类型的原电池，探究其能量转化效率．限选材料：ZnSO₄（aq），FeSO₄（aq），CuSO₄（aq）；铜片，铁片，锌片和导线．
①完成原电池甲的装置示意图（见图3），并作相应标注．要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素．
②以铜片为电极之一，CuSO₄（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极

 

．
③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是

 

（填“甲”或“乙”），其原因是

 

．
（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选

 

作阳极．

Answer 1

考点：氯气的实验室制法,原电池和电解池的工作原理

专题：实验题,电化学专题

分析：（1）①依据反应物及制取气体的操作步骤分析解答；
②A．装置A的集气瓶的瓶塞为单导气管，无法收集氯气；
B．氯气的密度大于空气，应该采用向上排空气法；
C．氯气密度比空气密度大，需要采用向上排空气法，氯气能够与氢氧化钠溶液反应，可以用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气；
D．氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，无法收集氯气．
③氯气和水反应生成盐酸和次氯酸；依据平衡状态各物质性质分析判断；
④溴的四氯化碳显橙红色，氯气有强的氧化性能从溴化钠溶液中置换出溴，反应方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl；
（2）①依据原电池原理和盐桥的作用，在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素，设计不同的电极为铜和锌，电解质溶液为硫酸铜和硫酸锌溶液；
②以铜片为电极之一，CuSO₄（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，则另一电极应比铜活泼做负极；
③从电硫稳定，能量转化彻底，反应速率快等分析判断；
（3）牲阳极的阴极保护法原理是原电池中把被保护的金属设计成正极，另一活泼的金属做负极．

解答： 解：（1）①检查装置气密性后，先加入固体，再加入液体：浓盐酸，然后加热；
故答案为：acb；
②A．集气瓶应该用双导气管的瓶塞，无法利用各装置收集氯气，故A错误；
B．氯气的密度大于空气，收集时应该采用向上排空气法，图示装置应该采用短进长出方式，故B错误；
C．氯气密度可以空气，应该使用长进短出的方式收集氯气，氯气能够与氢氧化钠溶液反应，可以用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，故C正确；
D．氢氧化钠溶液能够与氯气发生反应，该装置无法收集到氯气，故D错误；
故答案为：C；
③将Cl₂通入水中，发生反应Cl₂+H₂O=HCl+HClO，次氯酸部分电离成氢离子和次氯酸根离子，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子为Cl₂、HClO、ClO^-；
故答案为：Cl₂、HClO、ClO^-；
④氯气有强的氧化性能从溴化钠溶液中置换出溴，溴的四氯化碳溶液显橙红色，取少量新制氯水和CCl₄于试管中，用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液、振荡使其充分反应，静置．发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙红色，反应方程式：Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl，
故答案为：用胶头滴管向试管中滴加溴化钠溶液、振荡使其充分反应，静置，发现溶液出现分层现象，下层溶液变为橙红色；
（2）①在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素，如图示设计原电池，锌做负极，铜做正极，原电池的甲装置示意图为：
故答案为：；
②以铜片为电极之一，CuSO_4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，依据原电池反应的原理，需要选用比铜活泼的锌做负极，下层原电池，负极发生氧化反应，Zn-2e^-=Zn²⁺，锌溶解，故答案为：电极逐渐溶解变细；
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是甲，因为甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能．而乙中的活泼金属还可以与CuSO₄溶液发生置换反应，部分能量转化为热能，故答案为：甲，甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能．而乙中的活泼金属还可以与CuSO₄溶液发生置换反应，部分能量转化为热能；
（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，是原电池原理的应用，利用被保护的金属做正极被保护选择，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，应选择比铁活泼的金属做负极，在电池内电路为阳极，称为牺牲阳极的阴极保护法，材料中选择锌做阳极，故答案为：锌片．

点评：本题考查了氯气制备方法，气体收集方法，离子检验试验设计，原电池装置设计，盐桥的作用分析应用，金属保护的方法和名称，题目难度中等．