Question

15．四氯化錫常用作媒染劑、有機合成中的催化劑，已知SnCl₄易水解，溶點為-33℃、沸電為114℃．某研究性學習小組設計如圖裝置（部分夾持裝置及加熱儀器省略）制備SnCl₄．

（1）裝置甲中反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑．整個制備裝置中有一處不足，改進的方法是甲與乙之間連一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶．
（2）利用改進后的裝置進行實驗（下同）時甲、丙均需加熱，首先加熱的是甲處的燒瓶，冷凝管x是已中的一種，該儀器的編號是①，裝置戊的用途是防止空氣中水份進入丁裝置，同時可以吸收氯氣尾氣．
（3）實驗過程中裝置甲中除觀察到固體溶解外，還可觀察到的明顯變化是有黃綠色氣體生成．
（4）該小組的甲同學提出，可利用標準NaOH溶液滴定甲中剩余溶液的方法測定出鹽酸與MnO₂反應的最低濃度．
①滴定時所用指示劑最好是甲基橙[假設開始出現Mn（ OH）₂，沉淀時的pH約為6，8]．
②假設實驗時從甲中準確取出V₂mL剰余溶液并稀釋到V₃ mL，然后用0.100 0mol•L^-1的 NaOH溶液進行滴定，滴定終點時消耗掉V₁mL NaOH溶液，則鹽酸與MnO₂反應時最低濃度應大于$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L．

Answer 1

分析 根據實驗裝置圖可知，甲裝置用MnO₂和濃鹽酸在加熱條件下制取氯氣，發生的反應為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，乙裝置用濃硫酸干燥氯氣，丙裝置用錫與氯氣反應生成SnCl₄，為了便于生成 的液態SnCl₄順利流下，應用直形冷凝管冷卻，SnCl₄易水解，為防止空氣中水份進入丁與生成的SnCl₄反應，丁后面連接一個戊裝置，在制氯氣的實驗中，濃鹽酸具有揮發性，加熱促進揮發，所以生成的氯氣中含有HCl，為防止Sn與HCl反應，在甲與乙之間還應再加一個除氯化氫的裝置，利用標準NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的鹽酸濃度，要防止錳離子出現沉淀，所以滴定終點的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示劑，根據氫氧化鈉的物質的量可計算出V₂mL剰余溶液中氯化氫的物質的量，進而可計算出此時溶液中氯化氫的物質的量濃度，據此答題．

解答 解：根據實驗裝置圖可知，甲裝置用MnO₂和濃鹽酸在加熱條件下制取氯氣，發生的反應為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，乙裝置用濃硫酸干燥氯氣，丙裝置用錫與氯氣反應生成SnCl₄，為了便于生成 的液態SnCl₄順利流下，應用直形冷凝管冷卻，SnCl₄易水解，為防止空氣中水份進入丁與生成的SnCl₄反應，丁后面連接一個戊裝置，同時可以吸收氯氣尾氣，在制氯氣的實驗中，濃鹽酸具有揮發性，加熱促進揮發，所以生成的氯氣中含有HCl，為防止Sn與HCl反應，在甲與乙之間還應再加一個除氯化氫的裝置，即連一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶，利用標準NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的鹽酸濃度，要防止錳離子出現沉淀，所以滴定終點的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示劑，根據氫氧化鈉的物質的量可計算出V₂mL剰余溶液中氯化氫的物質的量，進而可計算出此時溶液中氯化氫的物質的量濃度，
（1）裝置甲中用MnO₂和濃鹽酸在加熱條件下制取氯氣，反應的離子方程式為 MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，根據上面的分析可知，整個制備裝置中有一處不足，改進的方法是甲與乙之間連一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；甲與乙之間連一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；
（2）由于SnCl₄易水解，在實驗過程中要將裝置中的空氣全部排盡，所以在實驗時，首先加熱的是甲處的燒瓶，根據上面的分析可知，冷凝管x是直形冷凝管，該儀器的編號是①，裝置戊的用途是 防止空氣中水份進入丁裝置，同時可以吸收氯氣尾氣，
故答案為：甲；①；防止空氣中水份進入丁裝置，同時可以吸收氯氣尾氣；
（3）實驗過程中裝置甲中除觀察到固體溶解外，還可觀察到的明顯變化是有黃綠色氣體生成，
故答案為：有黃綠色氣體生成；
（4）①利用標準NaOH溶液滴定甲中剩余溶液中的鹽酸濃度，要防止錳離子出現沉淀，所以滴定終點的PH值要小于6.8，所以要用甲基橙做指示劑，
故答案為：甲基橙；
②根據題意，NaOH的物質的量為0.100 0mol•L^-1×V₁mL，所以V₂mL剰余溶液中氯化氫的物質的量為0.100 0mol•L^-1×V₁mL，則鹽酸濃度為$\frac{0.1000mol•L{\;}^{-1}×V{\;}_{1}mL}{V{\;}_{2}mL}$=$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L，所以鹽酸與MnO₂反應時最低濃度應大于$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L，
故答案為：$\frac{0.1000V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$mol/L．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，涉及鹽類水解、氣體制備和性質、氧化還原反應、化學方程式的計算等知識點，明確實驗原理、物質性質、實驗基本操作等是解本題關鍵，知道各個裝置作用及可能發生的反應，題目難度中等．