Question

4．某化学研究性学习小组为了模拟工业流程从浓缩的海水中提取液溴，查阅资料知：Br₂的沸点为59℃，微溶于水，有毒性．设计了如下操作步骤及主要实验装置（夹持装置略去）：

①连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通入至反应结束；
②关闭a、c，打开b、d，向A中鼓入足量热空气；
③进行步骤②的同时，向B中通入足量SO₂：
④关闭b，打开a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl₂；
⑤将B中所得液体进行蒸馏，收集液溴．
请回答：
（1）实验室中采用固液加热制备氯气的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）步骤②中鼓入热空气的作用为使A中生成的Br₂随空气流进入B中；
（3）步骤③B中发生的主要反应的离子方程式为Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．
（4）此实验中尾气可用c（填选项字母）吸收处理．
a．水    b．浓硫酸    c．NaOH溶液    d．饱和NaCl溶液
（5）步骤⑤中，用如图所示装置进行蒸馏，收集液溴，将装置图中缺少的必要仪器补画出来．

（6）若直接连接A与C，进行步骤①和②，充分反应后，向锥形瓶中滴加稀硫酸，再经步骤⑤，也能制得液溴．滴加稀硫酸之前，C中反应生成了NaBrO₃等，该反应的化学方程式为3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑．
（7）与B装置相比，采用C装置的优点为操作简单，污染小．

Answer 1

分析 （1）实验室制备氯气的反应为二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）溴易挥发，步骤②中鼓入热空气把A中生成的溴蒸气排出到B中；
（3）二氧化硫具有还原性，把单质溴还原为溴离子；
（4）溴、氯气和二氧化硫都有毒，可用碱液吸收；
（5）根据蒸馏所需仪器回答；由于题干中给出信息Br₂的沸点是59℃，提纯溴必须收集59℃时的馏分，所以控制温度得到馏分是关键；
（6）根据题给信息，溴和碳酸钠反应生成了溴化钠和溴酸钠，化合价升降总数相等和原子守恒配平方程式；
（7）采用C装置，步骤少，减少了二氧化硫的污染．

解答 解：（1）实验室制备氯气的反应为二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）溴易挥发，升高温度促进其挥发，所以通入热空气的目的是吹出Br₂，
故答案为：使A中生成的Br₂随空气流进入B中；
（3）二氧化硫具有还原性，把单质溴还原为溴离子，反应的方程式为Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
故答案为：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
（4）氯气不可能完全反应，氯气和溴离子反应生成溴单质，未反应的二氧化硫、氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应，所以用碱液吸收；
故答案为：c；
（5）蒸馏需要蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、温度计、牛角管和锥形瓶等；达到提纯溴的目的，操作中应控制的关键条件是把温度控制在溴的沸点59°C，并收集该温度下的馏分，步骤⑤中，用图2所示装置进行蒸馏，收集液溴，装置图中缺少的必要仪是温度计和水浴，将装置图中缺少的必要仪器补画出来装置图为：

故答案为：；
（6）根据题给信息，溴和碳酸钠反应生成了溴化钠和溴酸钠，据此写出反应方程式为：Br₂+Na₂CO₃→NaBr+NaBrO₃，根据化合价升降总数相等配平为：3Br₂+3Na₂CO₃→5NaBr+NaBrO₃，根据原子守恒，还有产物二氧化碳3mol，故反应方程式为：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，
故答案为：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑；
（7）采用C装置，步骤少，减少了二氧化硫的污染，
故答案为：操作简单，污染小．

点评 本题结合海水提取溴的过程，考查了实验基本操作、实验方案的评价、氧化还原反应方程式的书写，在配平时抓住化合价升降总数相等，题目难度中等．