Question

在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如下图：

（1）连接上述仪器的正确顺序（填各接口处的字母）：E接      ；      接      ；       接      ；

      接       。

（2）装置中，饱和食盐水的作用是                             ；NaOH溶液的作用是                         。

（3）化学实验中常用湿润的淀粉—KI试纸检验是否有Cl₂产生。如果有Cl₂产生，可观察到                   ，

（4）写出下列化学反应的方程式：

①气体发生装置中进行的反应：                                                      

②NaOH溶液中发生的反应：                                                                 

（5）KMnO₄的氧化性比MnO₂强得多，实验室可以用KMnO₄固体和浓盐酸反应制取氯气，反应方程式如下：

2KMnO₄+16HCl (浓)= 2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O。

①请用“双线桥”标出电子转移的方向和数目：

2KMnO₄+16HCl (浓)= 2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O。

②该反应中被氧化和未被氧化的盐酸的物质的量之比是               ，如果将20ml 12mol·L^－1的浓盐酸与足量KMnO₄充分反应，实际能收集到的氯气在标准状况下的体积将                   。

A．≥1.68L         B．＞1.68L         C．≤1.68L         D．＜1.68L

Answer

（1）E接C；D接A；B接G； H接F；

（2）除去氯气中的HCl杂质；吸收过量的氯气

（3）试纸变蓝；

（4）①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O ；②2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O

（5）①；②5：3；D ；

【解析】

试题分析：（1）在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气，需要发生装置生成氯气，用饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，导气管长进短处收集氯气，最后用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，装置连接顺序是E接C；D接A；B接G； H接F，故答案为：E接C；D接A；B接G； H接F；

（2）饱和食盐水是用来除去氯气中的氯化氢气体，降低氯气的溶解度，氢氧化钠溶液能够吸收过量的氯气，防止污染空气，故答案为：除去挥发出的氯化氢气体，抑制氯气在水中的溶解度；吸收过量的氯气；

（3）氯气具有氧化性，遇到淀粉碘化钾溶液会氧化碘离子为单质碘，碘单质遇淀粉变蓝，反应的化学方程式为：2KI+Cl2=2KCl+I2，故答案为：湿润的淀粉-KI试纸变蓝；

（4）①气体发生装置是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的反应，反应的离子方程式为：MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O，故答案为：MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O；

②氯气有毒用氢氧化钠溶液吸收，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，故答案为：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O

（5）①反应2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中，Mn元素的化合价由+7降低为+2，得到的电子为2×（7-2）e-=10e-，Cl元素的化合价由-1升高为0，失去的电子为5×2×（1-0）e-=10e-，双线桥标出反应中电子的转移方向和数目为，故答案为：；

②盐酸参与反应生成氯化钾、氯化锰时化合价不变未被氧化，生成氯气时被氧化，依据方程式：2KMnO4+16HCl（浓）═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，参加反应的16 mol HCl中有10 mol被氧化，故被氧化和未被氧化的HCl的物质的量之比为5：3；

假设20 mL 12 mol/L的浓盐酸完全反应，则生成Cl2的体积为V，则依据化学方程式得

16 HCl ～ 5Cl2

16 mol 5×22.4 L

20×10-3L×12 mol/L V

解之得V=1.68 L，

由于浓盐酸浓度减小到一定程度后，反应就不能发生，故生成气体的体积小于1.68 L，

故答案为：5：3；D

【考点定位】考查氯气的性质和制备、氧化还原反应

【名师点晴】本题考查无机物的推断、实验室制备干燥纯净的氯气的实验步骤和试剂选择。X能与酸、碱反应生成气体A、C为解答本题的突破口，然后利用转化关系推出各物质，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力，明确元素的化合价变化及氧化还原反应规律是解题关键。注意双线桥表示氧化还原反应的注意事项，①根据反应中Mn元素的化合价降低、Cl元素的化合价升高来分析转移的电子数，并用双线桥标出下列反应方程式电子的转移方向和数目；②盐酸参与反应生成氯化钾、氯化锰时化合价不变未被氧化，生成氯气时被氧化，根据反应及Cl原子守恒来分析；浓盐酸能够被高锰酸钾氧化，稀盐酸与高锰酸钾不反应。