Question

3．氯氣在工業上有著重要的用途，某興趣小組在實驗室中模擬工業上用氯氣制備無水氯化鋁（無水AlCl₃（183℃升華）遇潮濕空氣即產生大量白霧）．可用下列裝置制備．

（1）裝置B中盛放飽和食鹽水溶液，其作用是除去氯化氫氣體．F中的是濃硫酸溶液，其作用是防止G中的水蒸氣進入E中．用一件儀器裝填適當試劑后也可起到F和G的作用，所裝填的試劑為堿石灰．

（2）裝置A實驗開始時，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是ACB（填序號）．
A．往燒瓶中加入MnO₂粉末
B．加熱
C．往燒瓶中加入濃鹽酸
（3）制備反應會因鹽酸濃度下降而停止．為測定反應殘余液中鹽酸的濃度，探究小組同學提出很多實驗方案，其中方案之一為讓殘留的液體與足量Zn反應，測量生成的H₂體積．裝置如右圖所示（夾持器具已略去）．
①使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應的正確操作是將鋅粒轉移到殘余清液中．
②反應完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積、氣體體積逐漸減小，直至不變．氣體體積逐次減小的原因是氣體未冷卻到室溫（排除儀器和實驗操作的影響因素）．
（4）該小組同學查資料得知：將氯酸鉀固體和濃鹽酸混合也能生成氯氣，同時有大量ClO₂生成；ClO₂沸點為10℃，熔點為-59℃，液體為紅色；Cl₂沸點為-34℃，液態為黃綠色．設計最簡單的實驗驗證Cl₂中含有ClO₂收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，觀察液體（或氣體）顏色變化．

Answer 1

分析 根據實驗裝置圖可知，該實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應生成氯氣，氯氣中有氯化氫、水等雜質，先用飽和食鹽水除氯化氫，再用濃硫酸干燥，氯氣與鋁反應制得氯化鋁，反應的尾氣中有氯氣用氫氧化鈉吸收，為防止氯化鋁與氫氧化鈉溶液中的水蒸汽反應，所以在收集裝置和尾氣吸收裝置之間加一干燥裝置F．
（1）根據所給的裝置圖可知，裝置A是實驗室利用濃鹽酸與二氧化錳反應制備氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫和水等雜質，B裝置是為了除去混有的HCl氣體；因為氯化鋁易發生水解，故應該防止空氣中的水蒸氣進入E裝置，而G是尾氣吸收裝置，所以可以加入堿石灰來代替F和G的作用；
（2）裝置A實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣，應先加二氧化錳，再從分液漏斗中加入濃鹽酸，再加熱；
（3）①使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應，應將鋅粒加入殘余清液中；
②反應完畢時，相同時間內則氣體體積減少，又排除了其它影響因素，只能從氣體本身角度思考，聯想到該反應是放熱的，就可能想到氣體未冷卻．；
（4）ClO₂沸點為10℃，熔點為-59℃，液體為紅色，Cl₂沸點為-34℃，液態為黃綠色，根據物質沸點不同設計實驗．

解答 解：根據實驗裝置圖可知，該實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應生成氯氣，氯氣中有氯化氫、水等雜質，先用飽和食鹽水除氯化氫，再用濃硫酸干燥，氯氣與鋁反應制得氯化鋁，反應的尾氣中有氯氣用氫氧化鈉吸收，為防止氯化鋁與氫氧化鈉溶液中的水蒸汽反應，所以在收集裝置和尾氣吸收裝置之間加一干燥裝置F．
（1）根據所給的裝置圖可知，裝置A是實驗室利用濃鹽酸與二氧化錳反應制備氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫和水等雜質，所以B裝置中應裝飽和食鹽水是為了除去混有的HCl氣體；因為氯化鋁易發生水解，故F應該防止空氣中的水蒸氣進入E裝置，所以E裝置中應放濃硫酸，而G是吸收反應剩余的氯氣，所以可以加入堿石灰來代替F和G的作用，
故答案為：飽和食鹽水；除去氯化氫氣體；濃硫酸；防止G中的水蒸氣進入E中；堿石灰；
（2）裝置A實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣，應先加二氧化錳，再從分液漏斗中加入濃鹽酸，再加熱，所以操作順序為ACB，
故答案為：ACB；
（3）①使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應，應將鋅粒加入殘余清液中，其操作為將鋅粒轉移到殘余清液中，
故答案為：鋅粒；殘余清液；
②反應完畢后，每間隔1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐漸減小的原因是氣體未冷卻到室溫，當溫度冷卻到室溫后，氣體體積不再改變，
故答案為：氣體未冷卻到室溫；
（4）根據ClO₂沸點為10℃，熔點為-59℃，液體為紅色，Cl₂沸點為-34℃，液態為黃綠色，為驗證Cl₂中含有ClO₂，收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，觀察液體（或氣體）顏色變化，若出現紅色，則說明Cl₂中含有ClO₂，
故答案為：收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，觀察液體（或氣體）顏色變化．

點評 本題考查物質的制備實驗，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高考常見題型，注意把握實驗的原理和注意事項，題目難度中等．