Question

15．四氯化锡常用作媒染剂、有机合成中的催化剂，已知SnCl₄易水解，溶点为-33℃、沸电为114℃．某研究性学习小组设计如图装置（部分夹持装置及加热仪器省略）制备SnCl₄．

（1）装置甲中反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑．整个制备装置中有一处不足，改进的方法是甲与乙之间连一个盛有饱和食盐水的洗气瓶．
（2）利用改进后的装置进行实验（下同）时甲、丙均需加热，首先加热的是甲处的烧瓶，冷凝管x是已中的一种，该仪器的编号是①，装置戊的用途是防止空气中水份进入丁装置，同时可以吸收氯气尾气．
（3）实验过程中装置甲中除观察到固体溶解外，还可观察到的明显变化是有黄绿色气体生成．
（4）该小组的甲同学提出，可利用标准NaOH溶液滴定甲中剩余溶液的方法测定出盐酸与MnO₂反应的最低浓度．
①滴定时所用指示剂最好是甲基橙[假设开始出现Mn（ OH）₂，沉淀时的pH约为6，8]．
②假设实验时从甲中准确取出V₂mL剰余溶液并稀释到V₃ mL，然后用0.100 0mol•L^-1的 NaOH溶液进行滴定，滴定终点时消耗掉V₁mL NaOH溶液，则盐酸与MnO₂反应时最低浓度应大于$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L．

Answer 1

分析 根据实验装置图可知，甲装置用MnO₂和浓盐酸在加热条件下制取氯气，发生的反应为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，乙装置用浓硫酸干燥氯气，丙装置用锡与氯气反应生成SnCl₄，为了便于生成 的液态SnCl₄顺利流下，应用直形冷凝管冷却，SnCl₄易水解，为防止空气中水份进入丁与生成的SnCl₄反应，丁后面连接一个戊装置，在制氯气的实验中，浓盐酸具有挥发性，加热促进挥发，所以生成的氯气中含有HCl，为防止Sn与HCl反应，在甲与乙之间还应再加一个除氯化氢的装置，利用标准NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的盐酸浓度，要防止锰离子出现沉淀，所以滴定终点的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示剂，根据氢氧化钠的物质的量可计算出V₂mL剰余溶液中氯化氢的物质的量，进而可计算出此时溶液中氯化氢的物质的量浓度，据此答题．

解答 解：根据实验装置图可知，甲装置用MnO₂和浓盐酸在加热条件下制取氯气，发生的反应为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，乙装置用浓硫酸干燥氯气，丙装置用锡与氯气反应生成SnCl₄，为了便于生成 的液态SnCl₄顺利流下，应用直形冷凝管冷却，SnCl₄易水解，为防止空气中水份进入丁与生成的SnCl₄反应，丁后面连接一个戊装置，同时可以吸收氯气尾气，在制氯气的实验中，浓盐酸具有挥发性，加热促进挥发，所以生成的氯气中含有HCl，为防止Sn与HCl反应，在甲与乙之间还应再加一个除氯化氢的装置，即连一个盛有饱和食盐水的洗气瓶，利用标准NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的盐酸浓度，要防止锰离子出现沉淀，所以滴定终点的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示剂，根据氢氧化钠的物质的量可计算出V₂mL剰余溶液中氯化氢的物质的量，进而可计算出此时溶液中氯化氢的物质的量浓度，
（1）装置甲中用MnO₂和浓盐酸在加热条件下制取氯气，反应的离子方程式为 MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，根据上面的分析可知，整个制备装置中有一处不足，改进的方法是甲与乙之间连一个盛有饱和食盐水的洗气瓶，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；甲与乙之间连一个盛有饱和食盐水的洗气瓶；
（2）由于SnCl₄易水解，在实验过程中要将装置中的空气全部排尽，所以在实验时，首先加热的是甲处的烧瓶，根据上面的分析可知，冷凝管x是直形冷凝管，该仪器的编号是①，装置戊的用途是 防止空气中水份进入丁装置，同时可以吸收氯气尾气，
故答案为：甲；①；防止空气中水份进入丁装置，同时可以吸收氯气尾气；
（3）实验过程中装置甲中除观察到固体溶解外，还可观察到的明显变化是有黄绿色气体生成，
故答案为：有黄绿色气体生成；
（4）①利用标准NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的盐酸浓度，要防止锰离子出现沉淀，所以滴定终点的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示剂，
故答案为：甲基橙；
②根据题意，NaOH的物质的量为0.100 0mol•L^-1×V₁mL，所以V₂mL剰余溶液中氯化氢的物质的量为0.100 0mol•L^-1×V₁mL，则盐酸浓度为$\frac{0.1000mol•L{\;}^{-1}×V{\;}_{1}mL}{V{\;}_{2}mL}$=$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L，所以盐酸与MnO₂反应时最低浓度应大于$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L，
故答案为：$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及盐类水解、气体制备和性质、氧化还原反应、化学方程式的计算等知识点，明确实验原理、物质性质、实验基本操作等是解本题关键，知道各个装置作用及可能发生的反应，题目难度中等．