Question

5．某學生利用以下裝置探究氯氣與氨氣之間的反應．其中A、F分別為氨氣和氯氣的發生裝置，C為純凈干燥的氯氣與氨氣反應的裝置．請回答下列問題：
（1）裝置F中發生反應的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）裝置A中的燒瓶內固體可選用ABE（選填以下選項的代號）．
A．堿石灰   B．生石灰   C．二氧化硅   D．五氧化二磷   E．燒堿
（3）虛線框內應添加必要的除雜裝置，請從上圖的備選裝置中選擇，并將編號填入下列空格：BⅠ，DⅡ，EⅢ．（均填編號）
（4）通入C裝置的兩根導管左邊較長、右邊較短，目的是使密度較大的Cl₂和密度較小的NH₃較快地混合均勻．
（5）裝置C內出現濃厚的白煙并在容器內壁凝結，另一生成物是空氣的主要成分之一．請寫出反應的化學方程式：3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl；其中氧化劑與還原劑的物質的量之比為；當a mol氯氣參加反應時，轉移的電子總數為b個，則阿伏加德羅數常數為$\frac{b}{2a}$mol^-1（用含a、b的代數式表示）；
（6）從裝置C的出氣管口處逸出的尾氣可能含有污染環境的氣體，如何處理？在G連接導管，直接把尾氣通往盛有NaOH溶液的燒杯中
．

Answer 1

分析 （1）二氧化錳在加熱條件下能夠氧化濃鹽酸反應生成氯氣、氯化錳和水；
（2）濃氨水具有揮發性，生石灰或固體氫氧化鈉或者堿石灰混合能夠得到氨氣；
（3）氨氣為堿性氣體，應選擇堿性干燥劑；從F中制取的氯氣中含有氯化氫、水，氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，氯化氫易溶于水，選用飽和食鹽水除去氯化氫，氯氣能夠與堿反應，應選擇酸性干燥劑；
（4）依據氯氣密度大于空氣，氨氣密度小于空氣，要使二者充分混合，應讓氨氣通入到瓶底部，讓氯氣通入到瓶上；
（5）氯氣與氨氣發生氧化還原反應生成氮氣和氯化氫，氨氣和氯化氫氣體反應生成白煙氯化銨，依據得失電子守恒規律計算氧化劑與還原劑的物質的量之比；
根據公式n=$\frac{N}{{N}_{A}}$來計算阿伏加德羅數常數；
（6）氨氣極易溶于水，可以用水吸收，氯氣能夠與氫氧化鈉溶于反應，用氫氧化鈉吸收過量氯氣．

解答 解：（1）二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯氣、氯化錳和水，離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）由圖可知，為固體與液體不加熱裝置，則為濃氨水與生石灰或固體氫氧化鈉、堿石灰混合得到氨氣，
故可選用的試劑為：生石灰或固體氫氧化鈉、堿石灰；
故選：ABE；
（3）氨氣為堿性氣體，要除去氨氣中的水，應選擇堿石灰做干燥劑，選用裝置Ⅰ；
從F中制取才氯氣含有氯化氫，水，依次通過盛有飽和食鹽水、濃硫酸的洗氣瓶分別除去氯化氫和水，應選擇裝置為：Ⅱ，Ⅲ；
故答案為：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ；
（4）氨氣密度比氯氣的小，通入C裝置的兩根導管左邊較長（導氨氣）、右邊較短（導氯氣），可以保證二者充分混合，
故答案為：使密度較大的Cl₂和密度較小的NH₃較快地混合均勻；
（5）過量的氯氣可以和氨氣之間反應生成氮氣和氯化銨，即3Cl₂+8NH₃═N₂+6NH₄Cl；
反應中3mol氯氣全部被還原，8mol氯氣中只有2mol氨氣中的氮元素化合價升高，被氧化，所以：氧化劑與還原劑的物質的量之比：3：2；
由反應方程式可知Cl₂→2NH₄Cl，化合價降低得到2個電子，所以1molCl₂的2mol電子，所以當有a mol氯氣參加反應時，轉移的電子的物質的量為2amol，已知轉移的電子總數為b個，則N=n•N_A，即b=2a•N_A，所以N_A=$\frac{b}{2a}$，故答案為：8NH₃+3Cl₂═6NH₄Cl+N₂；3：2；$\frac{b}{2a}$；
（6）從G中逸出的氣體中含有NH₃或Cl₂，均可用NaOH溶液吸收，為了防止倒吸，要用倒扣的漏斗，
故答案為：在G連接導管，直接把尾氣通往盛有NaOH溶液的燒杯中．

點評 本題考查了氯氣、氨氣的實驗室制備及性質檢驗，把握實驗裝置的作用、物質的性質為解答的關鍵，題目難度中等．