Question

9．实验室在没有浓盐酸情况下，常用浓硫酸、食盐和二氧化锰在加热条件下制取氯气，反应方程式为：2NaCl+3H₂SO₄（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaHSO₄+MnSO₄+Cl₂↑+2H₂O．某研究性学习小组在查阅相关资料时发现二氧化锰与浓硫酸在加热条件下可产生氧气，反应方程式为：2MnO₂+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnSO₄+O₂↑+2H₂O．

（1）请从上图中选用所需的仪器（仪器可重复使用）组成一套验证氯水的酸性、氧化性及漂白性的实验装置，同时证明制氯气过程中产生了O₂．现提供以下药品：MnO₂、浓硫酸、食盐、石蕊试液、酚酞试液、淀粉-KI溶液、碱石灰、蒸馏水．将所用仪器的序号按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称或化学式（划横线部分不需要填写）．

选用的仪器	加入的试剂
A	二氧化锰、浓硫酸、食盐
D	--

证明有氧气生成的操作及现象是把D中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气．
（2）实验持续进行过程中，观察到装有紫色石蕊试液的洗气瓶中的颜色变化是紫色→红色→无色→黄绿色．
（3）实验中观察到装有淀粉-KI溶液的洗气瓶中溶液的颜色由无色变蓝色，最后褪色．经测定碘最终被氧化成+5价，且溶液呈强酸性．写出有关溶液颜色变化的化学反应方程式Cl₂+2KI=I₂+2KCl，5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl．

Answer 1

分析 A用于制备氯气，生成的氯气含有氯化氢、水，可能含有氧气，组成一套验证氯水的酸性、氧化性及漂白性，可先将生成的气体通过饱和食盐水，用于除去氯化氢，然后将气体通过紫色石蕊试液，氯气和水反应生成盐酸和具有漂白性的次氯酸，可用于检验氯水的酸性和漂白性，之后将气体通入淀粉-碘化钾溶液，可检验氯气的氧化性，最后将气体通过碱石灰，除去氯气，用排水法收集，如生成氧气，收集的气体用带活性的木条检验，以此解答该题．

解答 解：（1）从实验目的结合所供试剂知，A装置产生氯气→饱和食盐水除去混有的氯化氢（B装置）→通入石蕊试液检验氯气使紫色石蕊试液变色实验（B装置）→通入淀粉碘化钾溶液验证氯气的氧化性比碘单质的氧化性强的实验（B装置）→通入碱石灰除去氯气（C装置）→用向上排空气法收集氧气（D装置），
将D收集的气体用带火星的木条检验，如果带火星的木条复燃，则证明是氧气，操作方法是把D中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气，
故答案为：

选用的仪器	加入的试剂
A	二氧化锰、浓硫酸、食盐
B	饱和食盐水
B	紫色石蕊试液
B	淀粉-KI溶液
C	碱石灰
D	--------------------

；把D中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气；
（2）实验持续进行过程中，观察到装有紫色石蕊试液的洗气瓶变为红色，但由于次氯酸具有漂白性，溶液变为无色，继续通入氯气，溶液最终变为黄绿色，
故答案为：紫色→红色→无色→黄绿色；
（3）实验中观察到装有淀粉-KI溶液的洗气瓶中溶液的颜色由无色变蓝色，发生Cl₂+2KI=I₂+2KCl，最后褪色．经测定碘最终被氧化成+5价，且溶液呈强酸性，说明生成HIO₃，方程式为5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl，
故答案为：Cl₂+2KI=I₂+2KCl，5Cl₂+I₂+6H₂O=2HIO₃+10HCl．

点评 本题考查了氯气的实验室制法及性质实验方案的设计，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，明确氯气的性质是解本题关键，难点是实验方案的设计，根据“发生装置、洗气装置、检验装置、尾气处理装置等”来设计实验即可，难度中等．