Question

3．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)制取次氯酸鈉和探究氯水的性質(zhì)．圖中：
①為氯氣發(fā)生裝置；
②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中；
③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液；
④為尾氣吸收裝置．
請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：
（1）實(shí)驗(yàn)前必須對(duì)整套裝置進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性；
（2）制取氯氣時(shí)，在燒瓶里加入一定量的二氧化錳，通過(guò)分液漏斗（填寫(xiě)儀器名稱）向燒瓶中加入適量的濃鹽酸．實(shí)驗(yàn)時(shí)為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有b（填寫(xiě)下列編號(hào)字母）的凈化裝置．
a．堿石灰        b．飽和食鹽水      c．濃硫酸       d．飽和碳酸氫鈉溶液
（3）寫(xiě)出①裝置中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；寫(xiě)出②裝置中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）實(shí)驗(yàn)中可觀察到③試管的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液褪色．某同學(xué)提出兩種猜想：
猜想一：氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)使溶液褪色．
猜想二：氯水中含有的HClO起漂白作用．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想】
取褪色后的溶液少量加入潔凈的于試管中，滴加幾滴NaOH溶液，若溶液若溶液恢復(fù)紅色現(xiàn)象，則猜想猜想一正確．
（5）已知在某溫度下，將氯氣通入燒堿液中，得到NaCl、NaClO和NaClO₃的混合液．經(jīng)測(cè)定，NaClO和NaClO₃的物質(zhì)的量之比為3：1，則反應(yīng)中被氧化與被還原的氯元素的物質(zhì)的量之比是1：4．

Answer 1

分析 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)制取次氯酸鈉和探究氯水的性質(zhì)，①為氯氣發(fā)生裝置，在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中，發(fā)生2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，生成NaClO和NaCl；③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液，可觀察到溶液褪色，可能原因是或氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)使溶液褪色，氯水中含有的HClO起漂白作用，可在褪色后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，如顏色變?yōu)榧t色，則猜想一正確；因氯氣有毒，不能排放到空氣中，④為尾氣吸收裝置，以此解答該題．

解答 解：用如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)制取次氯酸鈉和探究氯水的性質(zhì)，①為氯氣發(fā)生裝置，在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中，發(fā)生2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，生成NaClO和NaCl；③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液，可觀察到溶液褪色，可能原因是或氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)使溶液褪色，氯水中含有的HClO起漂白作用，可在褪色后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，如顏色變?yōu)榧t色，則猜想一正確；因氯氣有毒，不能排放到空氣中，④為尾氣吸收裝置，
（1）實(shí)驗(yàn)涉及氣體的制備和性質(zhì)的檢驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）制取氯氣時(shí)，在燒瓶里加入一定量的二氧化錳，通過(guò)分液漏斗向燒瓶中加入適量的濃鹽酸，因氯氣不溶于飽和食鹽水，實(shí)驗(yàn)時(shí)為了除去氯氣中的氯化氫氣體，可在①與②之間安裝盛有 b的凈化裝置．
故答案為：分液漏斗；b；
（3）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，②試管里盛有15mL 8% NaOH溶液，并置于冰水浴中，發(fā)生2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）③試管里是滴有酚酞的NaOH溶液，可觀察到溶液褪色，可能原因是或氯氣與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)使溶液褪色，氯水中含有的HClO起漂白作用，可在褪色后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，如顏色變?yōu)榧t色，則猜想一正確，
故答案為：氯水中含有的HClO起漂白作用；NaOH溶液；若溶液恢復(fù)紅色；猜想一；
（5）Cl₂生成ClO^-與ClO₃^-是被氧化的過(guò)程，化合價(jià)分別由0價(jià)升高為+1價(jià)和+5價(jià)，
ClO^-與ClO₃^-的物質(zhì)的量濃度之比為1：3，
則可設(shè)ClO^-為1mol，ClO₃^-為3mol，被氧化的Cl共為4mol，
失去電子的總物質(zhì)的量為1mol×（1-0）+3mol×（5-0）=16mol，
氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等，
Cl₂生成NaCl是被還原的過(guò)程，化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，
則得到電子的物質(zhì)的量也應(yīng)為16mol，
則被還原的Cl的物質(zhì)的量為16mol，
則反應(yīng)中被氧化與被還原的氯元素的物質(zhì)的量之比是4mol：16mol=1：4，
故答案為：1：4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，熟悉氯氣的制取原理及物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，題目難度不大，注意（5）中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為解答的難點(diǎn)．