Question

11．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，甲同学设计了如图甲所示的实验装置（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↑+2H₂O（用化学方程式表示）．
（2）该实验中图甲A部分的装置是（图乙）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的原因是浓盐酸浓度随反应的进行变稀以后，将不再反应．
（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（或湿润的有色布条）试剂．
（6）用如图丙所示装置，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
③若1mol CH₄与Cl₂发生取代反应，待反应完成后测得四种取代产物的物质的量相等，则消耗的Cl₂为2.5mol．

Answer 1

分析 实验室用浓盐酸与二氧化锰加热反应制取氯气，探究在实验室制备Cl₂的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，及氯气的性质，依据反应物状态和反应条件确定发生装置，利用无水硫酸铜检验水的存在，氯气不具有漂白性，依次通过干燥有色布条、湿润有色布条，证明有漂白性的为次氯酸，不是氯气，为检验氯化氢的存在，选用硝酸银溶液，为排除氯气的干扰应用四氯化碳吸收氯气，用湿润淀粉碘化钾试液确认氯气是否吸收完全，产生白色沉淀即可证明氯化氢存在．
（1）实验室用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气；
（2）依据反应物状态与反应条件选择发生装置；
（3）二氧化锰只能与浓盐酸反应，与稀盐酸不反应；
（4）依据氯气易溶于有机溶剂解答；
（5）依据氯气的检验方法解答；
（6）①氯气与甲烷在光照条件下发生取代反应；
②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；
③根据碳原子守恒判断四种有机物的物质的量，发生取代反应时甲烷消耗的H原子和氯气的物质的量之比为1：1，据此计算总共消耗的氯气的物质的量．

解答 解：实验室用浓盐酸与二氧化锰加热反应制取氯气，探究在实验室制备Cl₂的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，及氯气的性质，依据反应物状态和反应条件确定发生装置，利用无水硫酸铜检验水的存在，氯气不具有漂白性，依次通过干燥有色布条、湿润有色布条，证明有漂白性的为次氯酸，不是氯气，为检验氯化氢的存在，选用硝酸银溶液，为排除氯气的干扰应用四氯化碳吸收氯气，用湿润淀粉碘化钾试液确认氯气是否吸收完全，产生白色沉淀即可证明氯化氢存在．
（1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水，化学方程式：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）依据方程式MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反应物为固体与液体，反应条件为加热，应选择装置C；
故答案为：c；
（3）二氧化锰只能与浓盐酸反应，与稀盐酸不反应，浓盐酸浓度随反应的进行变稀以后，将不再反应；
故答案为：浓盐酸浓度随反应的进行变稀以后，将不再反应；
（4）氯气易溶于四氯化碳溶液，可用来吸收氯气；
故答案为：吸收氯气；
（5）氯气具有强的氧化性能够使湿润的淀粉KI试纸变蓝；氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，能够使有色布条褪色；
故答案为：湿润的淀粉KI试纸（或湿润的有色布条）；
（6）①甲烷为饱和烷烃，与氯气发生取代反应；
故答案为：取代反应；
②Cl₂+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；
③1mol CH₄与Cl₂发生取代反应，待反应完成后测得4种取代物物质的量相等，则CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄的物质的量都是0.25mol，CH₄与Cl₂发生取代反应时消耗的氢原子和氯气的物质的量之比是1：1，
生成0.25molCH₃Cl需要Cl₂的物质的量为0.25mol，
生成0.25molCH₂Cl₂需要Cl₂的物质的量为0.25mol×2=0.5mol，
生成0.25molCHCl₃需要Cl₂的物质的量为0.25mol×3=0.75mol，
生成0.25molCCl₄需要Cl₂的物质的量为0.25mol×4=1mol，
所以总共消耗的氯气的物质的量=（0.25+0.5+0.75+1）mol=2.5mol，
故答案为：2.5．

点评 本题考查了氯气的制备及性质检验，熟悉氯气制备原理及甲烷与氯气发生反应的过程是解题关键，题目难度不大．