Question

17．實(shí)驗(yàn)室常用二氧化錳與濃鹽酸來制備氯氣，反應(yīng)原理為：
MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．

【查閱資料】
①氯氣是黃綠色且有毒的氣體，難溶于飽和食鹽水．
氯氣能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氯化鈉、次氯酸鈉（NaClO）和水．
②常溫常壓下，氫氣的密度為0.09g/L．
【回答問題】
（1）裝置B的作用為除去氯氣中混有的氯化氫氣體．
（2）根據(jù)裝置C判斷：氯氣的密度比空氣大（填“大”或“小”）．
（3）裝置D的作用為Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
【發(fā)現(xiàn)問題】
制備過程中，因鹽酸濃度下降導(dǎo)致反應(yīng)停止．某化學(xué)小組同學(xué)為測定裝置A中反應(yīng)后殘余液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提出兩套測定方案如圖2所示．

（4）方案 I中操作m的名稱為干燥（或烘干）．通過稱量生成沉淀的質(zhì)量，計(jì)算出殘余液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，此測定方案是不可行（填“可行”或“不可行”）的，原因是殘余液中的MnCl₂也能與AgNO₃溶液反應(yīng)生成沉淀，造成測量值偏大．
（5）方案 II利用圖3裝置（固定儀器的裝置已略）進(jìn)行測定．
①實(shí)驗(yàn)過程中觀察到鋅粒表面有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
②當(dāng)裝置恢復(fù)至常溫時(shí)，測得反應(yīng)生成氣體的體積為183.5mL．
根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，殘余液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？
【反思討論】
（6）為了保證方案 II測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，正確操作是：傾斜Y形管，B（填標(biāo)號(hào)）．
A．將殘余溶液轉(zhuǎn)移到鋅粒中     B．將鋅粒轉(zhuǎn)移到殘余溶液中
（7）Y形管內(nèi)空氣對(duì)氣體體積的測量沒有（填“有”或“沒有”）影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氯氣、氯化氫氣體、飽和食鹽水的性質(zhì)分析；
（2）據(jù)裝置的用途分析；
（3）氯氣的性質(zhì)和尾氣處理的方法解答；
（4）方案Ⅰ：二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳，也會(huì)與硝酸銀反應(yīng)，故反應(yīng)不可行；乙同學(xué)的方案：
（5）依據(jù)鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣進(jìn)行分析解答；
（6）化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，氣體體積具有熱脹冷縮的特點(diǎn)．
（7）氫氣的密度比空氣小解答．

解答 解：（1）二氧化錳與濃鹽酸來制備氯氣，制取的氣體中�；煊袚]發(fā)出的氯化氫氣體，裝置B的作用為除去氯化氫氣體；
（2）根據(jù)裝置C判斷，氣體長進(jìn)短出，說明氣體的密度比空氣大；
（3）氯氣有毒，排放在空氣中會(huì)造成污染，故用氫氧化鈉溶液吸收，反應(yīng)的方程式為：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；
（4）方案Ⅰ：方案Ⅰ中操作m的名稱為干燥；二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳，也會(huì)與硝酸銀反應(yīng)，故不能用來測定殘余液中鹽酸的質(zhì)量，反應(yīng)不可行；
（5）①方案Ⅱ：將鋅轉(zhuǎn)移到殘留溶液中，反應(yīng)的方程式為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
③解：設(shè)殘余液中的HCl的質(zhì)量為x
Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑
73         2
x     0.09 g/L×0.1835 L 
$\frac{73}{x}=\frac{2}{0.09g/L×0.1835L}$
x=0.6 g                  
殘余液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{0.6g}{5g}$×100%=12.0%                
答：殘余液中的HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.0%；
（6）將鋅轉(zhuǎn)移到殘留溶液中，反應(yīng)完畢后，每間隔1分鐘讀取氣體體積．氣體體積逐漸減小，氣體體積逐漸減小的原因是氣體未冷卻到室溫，當(dāng)溫度冷卻到室溫后，氣體體積不再改變；
（7）氫氣的密度比空氣小，故Y形管內(nèi)空氣對(duì)氣體體積的測量沒有影響．
故答案為：
（1）除去氯氣中混有的氯化氫氣體；
（2）大；
（3）Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；
（4）干燥（或烘干）；   不可行；殘余液中的MnCl₂也能與AgNO₃溶液反應(yīng)生成沉淀，造成測量值偏大
（5）①Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
③殘余液中的HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.0%．
（6）B；          
（7）沒有．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的實(shí)驗(yàn)步驟的掌握和應(yīng)用，以及依據(jù)酸的性質(zhì)分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力．合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．