Question

4．NCl₃可用于漂白，也可用于檸檬等水果的熏蒸處理．已知：NCl₃熔點為-40℃，沸點為70℃，95℃以上易爆炸，有刺激性氣味，可與水反應．實驗室中可用氯氣和氨氣反應制取NCl₃，反應方程式為4NH₃+3C1₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NCl₃+3NH₄Cl．某校化學興趣小組同學設計了如圖所示的實驗裝置（NH₄Cl的分解溫度為300℃左右）．
回答下列問題：

（1）寫出裝置F中的燒瓶內發生反應的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．寫出A裝置中的試管內發生的反應的化學方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O
（2）E中的試劑為飽和食鹽水；B中的試劑為堿石灰
（3）導管G末端應連接的裝置為圖中的c（填選項字母）．

（4）NCl₃遇水可發生水解反應生成兩種物質，其中一種是可使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，另一種有強氧化性，可使有色物質褪色．寫出NCl₃水解的化學方程式：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO．
（5）已知C中生成的NH₄Cl溶解在NCl₃中，欲將二者分離可采取的操作方法為在低于95℃條件下，水浴加熱蒸餾（收集70℃）．

Answer 1

分析 實驗室中可用氯氣和氨氣反應制取NCl₃：F裝置制取氯氣，用濃鹽酸與MnO₂ 在加熱的條件下進行生成氯氣，濃鹽酸易揮發，制得的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，E裝置除去氯氣中的氯化氫，D裝置干燥氯氣，A裝置制備氨氣，C裝置制得NCl₃，導管G既能吸收可能過量的氯氣和氨氣，又能防止水進入C裝置．
（1）濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下能發生氧化還原反應生成氯化錳、氯氣、水；氫氧化鈣與氯化銨加熱生成氨氣；
（2）濃鹽酸易揮發，制得的氯氣中含有氯化氫，氯化氫溶于飽和食鹽水，氯氣難溶；B裝置用于干燥氨氣；
（3）選擇的裝置需滿足既能吸收可能過量的氯氣和氨氣，又能防止水進入C裝置；
（4）可使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體為氨氣，根據質量守恒判斷反應的化學方程式；
（5）NCl₃熔點為-40℃，沸點為70℃，95℃以上易爆炸，NH₄Cl溶解在NCl₃中，可利用沸點不同采用蒸餾的方法分離．

解答 解：（1）在酸性條件下MnO₂氧化Cl^-，二氧化錳被還原成+2價的錳離子，氯離子被還原成單質氯氣，二氧化錳與濃鹽酸加熱生成氯氣、氯化錳和水，離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；氫氧化鈣與氯化銨加熱生成氨氣、氯化鈣和水，所以A裝置中的試管內發生的反應的化學方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）濃鹽酸制取的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣雜質，應用飽和的食鹽水除掉氯化氫，當含氯化氫的氯氣通過飽和食鹽水時，氯化氫溶解在其中，氯氣幾乎不溶；B裝置用于干燥氨氣，所以B中的固體干燥劑為堿石灰；
故答案為：飽和食鹽水；堿石灰；
（3）G連接的裝置既能吸收可能過量的氯氣和氨氣，又能防止水進入C裝置，圖2中的c有干燥、倒吸裝置，符合要求；
故答案為：c；
（4）可使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體為氨氣，則NCl₃水解的化學方程式為：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO，
故答案為：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO．
（5）因為氯化銨在NCl₃中溶解，而NCl₃沸點比較低易揮發，因此應采用蒸餾的方法，但由于高于95℃時NCl₃易爆炸，因此應采用水浴加熱的方法，進行蒸餾，控制溫度只要介于70-95℃之間即可，
故答案為：在低于95℃條件下，水浴加熱蒸餾（收集70℃）．

點評 本題考查工藝流程、物質制備、鹽類水解、物質的分離提純等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．