Question

13．ClO₂作為一種廣譜型的消毒劑，將逐漸用來取代Cl₂成為自來水的消毒劑．已知ClO₂是一種易溶于水而難溶于有機溶劑的氣體，實驗室制備ClO₂的原理是用亞氯酸鈉固體與純凈的氯氣反應 2NaClO₂+Cl₂═2ClO₂+2NaCl
如圖1是實驗室用于制備和收集一定量純凈的ClO₂的裝置（某些夾持裝置和墊持用品省略）．其中E中盛有CCl₄液體．

（1）儀器P的名稱是分液漏斗
（2）寫出裝置A中燒瓶內發生反應的化學方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
（3）E裝置中所盛試劑的作用是用于除去ClO₂中未反應的Cl₂
（4）F處應選用的收集裝置是圖2②（填序號），其中與E裝置導管相連的導管口是圖2d（填接口字母）．

（5）以下是尾氣吸收裝置，能用于吸收多余ClO₂氣體，并能防止倒吸的裝置的是如圖3的D

A．①②B．②③C．③④D．②④
（6）若用100mL 2mol•L^-1的濃鹽酸與足量的MnO₂制備Cl₂，則被氧化的HCl的物質的量是C（填序號）．
A．＞0.1mol        B.0.1mol　　　　C．＜0.1mol        D．無法判斷．
（7）ClO₂也可由NaClO₃在H₂SO₄溶液存在下與Na₂SO₃反應制得．請寫出反應的化學方程式：2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O．

Answer 1

分析 由題目中所給信息和實驗裝置圖可知：本實驗首先用濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，反應的方程式為MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，經除雜、干燥后在D中亞氯酸鈉固體反應生成ClO₂，由于Cl₂易溶于CCl₄液體，E用于除去ClO₂中的未反應的Cl₂，最后用向上排空法收集；并注意氣體的性質和裝置來分析防止倒吸的裝置，利用稀鹽酸與二氧化錳不反應來分析濃鹽酸與足量的MnO₂制備Cl₂，則被氧化的HCl的物質的量．
（1）實驗室用濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，濃鹽酸應盛裝在分液漏斗中，則P為分液漏斗；
（2）濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂；
（3）生成的ClO₂中混有氯氣，為制備純凈干燥的ClO₂，根據氯氣易溶于四氯化碳，使用四氯化碳來除去氯氣；
（4）ClO₂是一種易溶于水的氣體，且密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，且進行尾氣處理，故用雙孔橡皮塞；
（5）ClO₂是一種易溶于水的氣體，尾氣吸收時要防止倒吸，導氣管不能插入到液面以下；
（6）濃鹽酸在加熱條件下與二氧化錳發生氧化還原反應，但隨著反應的進行，鹽酸濃度變稀時，不與二氧化錳反應；
（7）由KClO₃在H₂SO₄存在下與Na₂SO₃反應制得二氧化氯，還生成硫酸鉀、水．

解答 解：（1）實驗室用濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，濃鹽酸應盛裝在分液漏斗中，則P為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應制備Cl₂，反應的方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（3）ClO₂是一種易溶于水而難溶于有機溶劑的氣體，生成的ClO₂中混有氯氣，氯氣易溶于四氯化碳，為制備純凈干燥的ClO₂，使用四氯化碳來除去氯氣，
故答案為：用于除去ClO₂中未反應的Cl₂；
（4）ClO₂是一種易溶于水的氣體，且密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，且進行尾氣處理，故用雙孔橡皮塞，
故答案為：②；d；
（5）ClO₂是一種易溶于水的氣體，尾氣吸收時要防止倒吸，導氣管不能插入到液面以下，②④符合，
故答案為：D；
（6）濃鹽酸在加熱條件下與二氧化錳發生氧化還原反應，但隨著反應的進行，鹽酸濃度變稀時，不與二氧化錳反應，根據MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O可知，若用100mL 2mol•L^-1的濃鹽酸與足量的MnO₂制備Cl₂，則被氧化的HCl的物質的量＜0.1mol，
故答案為：C；
（7）KClO₃在H₂SO₄存在下與Na₂SO₃反應，SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由電子、電荷守恒可知該離子反應為2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O，
故答案為：2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O．

點評 本題考查了氯氣的制取、氯氣的性質、氯氣的尾氣處理等知識點，題目難度中等，學習中注意把握化學實驗基本操作，做該類題目時把握實驗目的和實驗原理是解答題目的關鍵．