Question

11．某�；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)興趣小組為了探究在實(shí)驗(yàn)室制備Cl₂的過(guò)程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來(lái)，同時(shí)證明氯氣的某些性質(zhì)，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置（支撐用的鐵架臺(tái)省略），按要求回答問(wèn)題．（B中裝的是無(wú)水硫酸銅）

（1）A是氯氣發(fā)生裝置，實(shí)驗(yàn)室制取Cl₂的原理是MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
（2）該實(shí)驗(yàn)中圖甲A部分的裝置是（圖乙）c（填字母）．
（3）若用含有0.2mol HCl的濃鹽酸與足量的氧化劑反應(yīng)制Cl₂，制得的Cl₂體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）總是小于1.12L的原因是濃鹽酸濃度隨反應(yīng)的進(jìn)行變稀以后，將不再反應(yīng)．
（4）裝置E的作用是吸收氯氣．
（5）乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)有缺陷，不能確保最終通入AgNO₃溶液中的氣體只有一種．為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性，證明最終通入AgNO₃溶液的氣體只有一種，乙同學(xué)提出在某兩個(gè)裝置之間再加一個(gè)裝置．該裝置中應(yīng)放入濕潤(rùn)的淀粉KI試紙（或濕潤(rùn)的有色布條）試劑．
（6）用如圖丙所示裝置，收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，光照后觀察到量筒內(nèi)形成一段水柱，認(rèn)為有氯化氫生成．
①該反應(yīng)的反應(yīng)類(lèi)型為取代反應(yīng)；
②水槽中盛放的液體應(yīng)為C（填標(biāo)號(hào)）；
A．水　　B．飽和石灰水　　C．飽和食鹽水　　D．飽和NaHCO₃溶液
③若1mol CH₄與Cl₂發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完成后測(cè)得四種取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則消耗的Cl₂為2.5mol．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)制取氯氣，探究在實(shí)驗(yàn)室制備Cl₂的過(guò)程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來(lái)，及氯氣的性質(zhì)，依據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件確定發(fā)生裝置，利用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)水的存在，氯氣不具有漂白性，依次通過(guò)干燥有色布條、濕潤(rùn)有色布條，證明有漂白性的為次氯酸，不是氯氣，為檢驗(yàn)氯化氫的存在，選用硝酸銀溶液，為排除氯氣的干擾應(yīng)用四氯化碳吸收氯氣，用濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試液確認(rèn)氯氣是否吸收完全，產(chǎn)生白色沉淀即可證明氯化氫存在．
（1）實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣；
（2）依據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)與反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置；
（3）二氧化錳只能與濃鹽酸反應(yīng)，與稀鹽酸不反應(yīng)；
（4）依據(jù)氯氣易溶于有機(jī)溶劑解答；
（5）依據(jù)氯氣的檢驗(yàn)方法解答；
（6）①氯氣與甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)；
②水槽中的液體必須滿足：氯氣在該溶液中溶解度很小，以便證明氯氣與甲烷發(fā)生了反應(yīng)；
③根據(jù)碳原子守恒判斷四種有機(jī)物的物質(zhì)的量，發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)甲烷消耗的H原子和氯氣的物質(zhì)的量之比為1：1，據(jù)此計(jì)算總共消耗的氯氣的物質(zhì)的量．

解答 解：實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)制取氯氣，探究在實(shí)驗(yàn)室制備Cl₂的過(guò)程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來(lái)，及氯氣的性質(zhì)，依據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件確定發(fā)生裝置，利用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)水的存在，氯氣不具有漂白性，依次通過(guò)干燥有色布條、濕潤(rùn)有色布條，證明有漂白性的為次氯酸，不是氯氣，為檢驗(yàn)氯化氫的存在，選用硝酸銀溶液，為排除氯氣的干擾應(yīng)用四氯化碳吸收氯氣，用濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試液確認(rèn)氯氣是否吸收完全，產(chǎn)生白色沉淀即可證明氯化氫存在．
（1）二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，化學(xué)方程式：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）依據(jù)方程式MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反應(yīng)物為固體與液體，反應(yīng)條件為加熱，應(yīng)選擇裝置C；
故答案為：c；
（3）二氧化錳只能與濃鹽酸反應(yīng)，與稀鹽酸不反應(yīng)，濃鹽酸濃度隨反應(yīng)的進(jìn)行變稀以后，將不再反應(yīng)；
故答案為：濃鹽酸濃度隨反應(yīng)的進(jìn)行變稀以后，將不再反應(yīng)；
（4）氯氣易溶于四氯化碳溶液，可用來(lái)吸收氯氣；
故答案為：吸收氯氣；
（5）氯氣具有強(qiáng)的氧化性能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)；氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性，能夠使有色布條褪色；
故答案為：濕潤(rùn)的淀粉KI試紙（或濕潤(rùn)的有色布條）；
（6）①甲烷為飽和烷烴，與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)；
故答案為：取代反應(yīng)；
②Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，氯氣在飽和氯化鈉溶液中的溶解度較小，所以防止氯氣和水反應(yīng)，水槽中盛放的液體最好為飽和食鹽水；由于氯氣在水中溶解度較大、氯水能夠與飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)，干擾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不能使用水，更不能使用飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液，
故答案為：C；
③1mol CH₄與Cl₂發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完成后測(cè)得4種取代物物質(zhì)的量相等，則CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄的物質(zhì)的量都是0.25mol，CH₄與Cl₂發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)消耗的氫原子和氯氣的物質(zhì)的量之比是1：1，
生成0.25molCH₃Cl需要Cl₂的物質(zhì)的量為0.25mol，
生成0.25molCH₂Cl₂需要Cl₂的物質(zhì)的量為0.25mol×2=0.5mol，
生成0.25molCHCl₃需要Cl₂的物質(zhì)的量為0.25mol×3=0.75mol，
生成0.25molCCl₄需要Cl₂的物質(zhì)的量為0.25mol×4=1mol，
所以總共消耗的氯氣的物質(zhì)的量=（0.25+0.5+0.75+1）mol=2.5mol，
故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氯氣的制備及性質(zhì)檢驗(yàn)，熟悉氯氣制備原理及甲烷與氯氣發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程是解題關(guān)鍵，題目難度不大．