Question

4．NCl₃可用于漂白，也可用于柠檬等水果的熏蒸处理．已知：NCl₃熔点为-40℃，沸点为70℃，95℃以上易爆炸，有刺激性气味，可与水反应．实验室中可用氯气和氨气反应制取NCl₃，反应方程式为4NH₃+3C1₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NCl₃+3NH₄Cl．某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置（NH₄Cl的分解温度为300℃左右）．
回答下列问题：

（1）写出装置F中的烧瓶内发生反应的离子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．写出A装置中的试管内发生的反应的化学方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O
（2）E中的试剂为饱和食盐水；B中的试剂为碱石灰
（3）导管G末端应连接的装置为图中的c（填选项字母）．

（4）NCl₃遇水可发生水解反应生成两种物质，其中一种是可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，另一种有强氧化性，可使有色物质褪色．写出NCl₃水解的化学方程式：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO．
（5）已知C中生成的NH₄Cl溶解在NCl₃中，欲将二者分离可采取的操作方法为在低于95℃条件下，水浴加热蒸馏（收集70℃）．

Answer 1

分析 实验室中可用氯气和氨气反应制取NCl₃：F装置制取氯气，用浓盐酸与MnO₂ 在加热的条件下进行生成氯气，浓盐酸易挥发，制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气，E装置除去氯气中的氯化氢，D装置干燥氯气，A装置制备氨气，C装置制得NCl₃，导管G既能吸收可能过量的氯气和氨气，又能防止水进入C装置．
（1）浓盐酸和二氧化锰在加热条件下能发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气、水；氢氧化钙与氯化铵加热生成氨气；
（2）浓盐酸易挥发，制得的氯气中含有氯化氢，氯化氢溶于饱和食盐水，氯气难溶；B装置用于干燥氨气；
（3）选择的装置需满足既能吸收可能过量的氯气和氨气，又能防止水进入C装置；
（4）可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，根据质量守恒判断反应的化学方程式；
（5）NCl₃熔点为-40℃，沸点为70℃，95℃以上易爆炸，NH₄Cl溶解在NCl₃中，可利用沸点不同采用蒸馏的方法分离．

解答 解：（1）在酸性条件下MnO₂氧化Cl^-，二氧化锰被还原成+2价的锰离子，氯离子被还原成单质氯气，二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气、氯化锰和水，离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；氢氧化钙与氯化铵加热生成氨气、氯化钙和水，所以A装置中的试管内发生的反应的化学方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）浓盐酸制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气杂质，应用饱和的食盐水除掉氯化氢，当含氯化氢的氯气通过饱和食盐水时，氯化氢溶解在其中，氯气几乎不溶；B装置用于干燥氨气，所以B中的固体干燥剂为碱石灰；
故答案为：饱和食盐水；碱石灰；
（3）G连接的装置既能吸收可能过量的氯气和氨气，又能防止水进入C装置，图2中的c有干燥、倒吸装置，符合要求；
故答案为：c；
（4）可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，则NCl₃水解的化学方程式为：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO，
故答案为：NCl₃+3H₂O=NH₃↑+3HClO．
（5）因为氯化铵在NCl₃中溶解，而NCl₃沸点比较低易挥发，因此应采用蒸馏的方法，但由于高于95℃时NCl₃易爆炸，因此应采用水浴加热的方法，进行蒸馏，控制温度只要介于70-95℃之间即可，
故答案为：在低于95℃条件下，水浴加热蒸馏（收集70℃）．

点评 本题考查工艺流程、物质制备、盐类水解、物质的分离提纯等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．