Question

某化学兴趣小组的同学用下图所示实验装置进行实验研究（图中a、b、c表示止水夹）．请对其方案进行完善或评价．

（1）利用实验室常用方法制取氯气，将A、C、E相连，在丙中加入适量水，即可制得氯水．将所得氯水分为两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象、结论如下

实验序号	实验操作	现象	结论
Ⅰ	将氯水滴入品红溶液	品红溶液褪色	氯气与水反应的产物有漂白性
Ⅱ	氯水中加入碳酸氢钠粉末	有无色气泡产生	氯气与水反应的产物具有酸性

请你评价：上述实验推出的相应结论是否合理？

 

A．Ⅰ合理，Ⅱ不合理B．Ⅰ不合理，Ⅱ合理 C．Ⅰ、Ⅱ均不合理D．Ⅰ、Ⅱ均合理
（2）A、C、E相连，可设计一个简单的实验，以验证Cl^-和Br^--的还原性强弱．有关反应的离子方程式为：

 

，

 

．
（3）B、D、E装置相连后，在B中盛装浓硝酸和铜片（放在有孔塑料板上），可制得并进行NO₂的有关实验．
①B中发生反应的化学方程式为

 

．
②欲用D装置验证NO₂与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹

 

，再打开止水夹

 

，使烧杯中的水进入试管丁的可能的操作是

 

．
（4）将22.4g铁粉逐渐加入含HNO₃ 0.8mol的稀硝酸中，请画出生成的气体的物质的量（x）随消耗铁粉的物质的量（y）变化关系图：

Answer 1

考点：常见气体制备原理及装置选择,性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）实验室制得的氯气中有杂质气体水蒸气和氯化氢气体，盐酸能和碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体；
（2）A、C、E相连即为二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，氯气的氧化性强于溴，氯气可以将溴从其盐溶液中置换出来；
（3）铜和浓硝酸反应生成的是二氧化氮气体，二氧化氮能和水反应生成硝酸和一氧化氮；利用压强原理进行操作；
（4）铁粉逐渐加入到含HNO₃ 0.8mol的稀硝酸中，开始硝酸过量，铁与硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮，当硝酸反应完毕后，铁若有剩余，再与硝酸铁反应生成硝酸亚铁．
先判断铁与硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮，铁是否有剩余，若铁有剩余根据硝酸计算生成NO的物质的量，若硝酸有剩余根据铁计算生成NO的物质的量．

解答： 解：（1）实验室制得的氯气中有杂质气体水蒸气和氯化氢气体，要进行干燥的氯气不具备漂白性的验证试验，再进行实验Ⅰ才能得到结论；氯化氢气体溶于水形成盐酸，盐酸也能和碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体，不一定是氯气与水反应的产物的酸性，故都不合理，
故选C；
故答案为：不合理；没有事先证明干燥的氯气无漂白性；不合理； 制取的氯气中含有HCl气体，HCl溶于水后能与碳酸氢钠粉末反应产生气泡；
（2）氯气的制取原理方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，氯气的氧化性强于溴，氯气可以将溴从其盐溶液中置换出来，
涉及的反应为：Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂，故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂；
（3）①铜和浓硝酸反应的方程式为：Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，故答案为：Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
②D装置验证NO₂与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹ab，再打开c，然后双手紧握（或微热）试管丁，使试管中气体逸出，
NO₂与水接触后即可引发烧杯中的水倒流入试管丁中，
故答案为：a、b；c；双手紧握（或微热）试管丁，使试管中气体逸出，NO₂与水接触后即可引发烧杯中的水倒流入试管丁中；
（4）22.4g铁的物质的量为

22.4g

56g/mol

=0.4mol，令铁完全反应需硝酸的物质的量为n，则：
  Fe+4HNO₃（稀）=Fe（NO₃）₃+NO↑+H₂0
   1   4
0.4mol n
所以n=1.6mol，由于1.6mol＞0.8mol，所以Fe有剩余，根据硝酸计算生成NO的物质的量，参加反应生成NO的Fe的物质的量，则：
   Fe+4HNO₃（稀）=Fe（NO₃）₃ +NO↑+H₂0
 1mol   4 mol     1mol     0.1mol
0.2mol  0.8mol    0.2mol   0.2mol
，生成的0.2mol铁离子再和剩余0.1mol铁反应生成亚铁离子，气体体积不变；
反应生成的气体的物质的量（x）随消耗铁粉的物质的量（y）变化关系如图：

故答案为：．

点评：本题是一道有关氯气的制备和性质的实验题，综合性较强，考查学生分析和解决问题的能力．注意铁粉逐渐加入到稀硝酸中，开始硝酸过量，铁与硝酸反应生成硝酸铁．