Question

实验室常用强氧化剂（如KMnO₄、KClO₃和MnO₂等）氧化浓盐酸的方法来制备氯气．某研究性学习小组欲探究用Na₂O₂与浓盐酸反应制备并检验氯气．供选用的实验试剂：a．Na₂O₂、b．浓盐酸、c．碱石灰、d．NaOH溶液、e．淀粉-KI溶液、f．CaCO₃、g．石蕊试液、h．饱和NaCl溶液，装置如图所示（部分导管、蒸馏水略）：

（1）写出用Na₂O₂与浓盐酸反应制备氯气的化学方程式：

 

．
（2）下列装置组合最合理的是

 

（填序号，需考虑实验结束后拆卸装置时残留有害气体的处理）．

组合	制备装置	净化装置	检验装置/试剂	尾气处理装置
A	③	②	⑦/e	⑤
B	③	①	⑧/e	①
C	④	①	⑤/e	②
D	⑥	⑤	⑧/e	①

（3）尾气经处理后仍有较多气体排出，其主要原因可用化学方程式表示为

 

．
（4）某小组成员建议用双氧水代替过氧化钠进行实验更好，请你给出两条合适的理由：①

 

，②

 

．
（5）你是否同意将Na₂O₂与浓盐酸的反应作为实验室制备氯气的方法之一？

 

（填“是”、“否”），理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）过氧化钠具有强氧化性，能把浓盐酸氧化为氯气，同时自身被还原成水，再结合原子守恒写出反应方程式；
（2）根据反应物的性质选取反应装置，根据气体的成分及性质选取洗气装置，根据实验目的选取检验装置，根据氯气的性质选取尾气处理装置；
（3）根据过氧化钠的性质分析；
（4）从原料的利用率、成本、过氧化钠的性质及生成气体的性质来分析；
（5）用过氧化钠和浓盐酸反应制取的气体成分及分离的难易程度分析．

解答：解：（1）过氧化钠有强氧化性能把浓盐酸氧化生成氯气，同时自身被还原生成水，结合原子守恒写出其反应方程式为：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O；
（2）用过氧化钠和浓盐酸制取氯气，反应物状态是固液混合，所以盛放液体用分液漏斗，易控制流量，浓盐酸挥发性较强，所以要采用密封装置，防止其挥发，利用产生气体的压强时盐酸流下，所以反应装置选D；
故答案为：D；
（3）过氧化钠极易和水反应生成氧气，过氧化钠也能把浓盐酸氧化生成氯气，自身被还原为氧气，所以制取的气体中可能含有氧气，反应方程式为：2Na₂O₂+2H2O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑），
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑（或4Na₂O₂+4HCl=4NaCl+2H₂O+O₂↑）；
（4）从原料的利用率、成本、过氧化钠的性质及生成气体的性质来来考虑，所以其理由是：①Na₂O₂能与水反应，会使原料的利用率降低； ②双氧水比Na₂O₂更经济；③产生等量的Cl₂，用双氧水消耗的盐酸的量少；④Na₂O₂能与水反应，生成的NaOH能与盐酸反应；⑤Na₂O₂能与水反应，生成的NaOH吸收了Cl₂，
故答案为：①Na₂O₂能与水反应，会使原料的利用率降低； ②双氧水比Na₂O₂更经济；③产生等量的Cl₂，用双氧水消耗的盐酸的量少；④Na₂O₂能与水反应，生成的NaOH能与盐酸反应；⑤Na₂O₂能与水反应，生成的NaOH吸收了Cl₂；
（5）过氧化钠具有强氧化性，能把浓盐酸氧化生成氯气，自身被还原生成氧气，且过氧化钠和水反应也生成氧气，氯气和氧气混合后不易分离，所以得不到较纯净的氯气，故答案为：否；产物不纯且难以分离．

点评：本题考查性质实验方案设计，要根据物质的性质来设计实验，要遵循“可行性、科学性、经济性、环保性”规律，难度较大．