Question

13．ClO₂作为一种广谱型的消毒剂，将逐渐用来取代Cl₂成为自来水的消毒剂．已知ClO₂是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，实验室制备ClO₂的原理是用亚氯酸钠固体与纯净的氯气反应 2NaClO₂+Cl₂═2ClO₂+2NaCl
如图1是实验室用于制备和收集一定量纯净的ClO₂的装置（某些夹持装置和垫持用品省略）．其中E中盛有CCl₄液体．

（1）仪器P的名称是分液漏斗
（2）写出装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
（3）E装置中所盛试剂的作用是用于除去ClO₂中未反应的Cl₂
（4）F处应选用的收集装置是图2②（填序号），其中与E装置导管相连的导管口是图2d（填接口字母）．

（5）以下是尾气吸收装置，能用于吸收多余ClO₂气体，并能防止倒吸的装置的是如图3的D

A．①②B．②③C．③④D．②④
（6）若用100mL 2mol•L^-1的浓盐酸与足量的MnO₂制备Cl₂，则被氧化的HCl的物质的量是C（填序号）．
A．＞0.1mol        B.0.1mol　　　　C．＜0.1mol        D．无法判断．
（7）ClO₂也可由NaClO₃在H₂SO₄溶液存在下与Na₂SO₃反应制得．请写出反应的化学方程式：2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O．

Answer 1

分析 由题目中所给信息和实验装置图可知：本实验首先用浓盐酸和MnO₂在加热条件下反应制备Cl₂，反应的方程式为MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，经除杂、干燥后在D中亚氯酸钠固体反应生成ClO₂，由于Cl₂易溶于CCl₄液体，E用于除去ClO₂中的未反应的Cl₂，最后用向上排空法收集；并注意气体的性质和装置来分析防止倒吸的装置，利用稀盐酸与二氧化锰不反应来分析浓盐酸与足量的MnO₂制备Cl₂，则被氧化的HCl的物质的量．
（1）实验室用浓盐酸和MnO₂在加热条件下反应制备Cl₂，浓盐酸应盛装在分液漏斗中，则P为分液漏斗；
（2）浓盐酸和MnO₂在加热条件下反应制备Cl₂；
（3）生成的ClO₂中混有氯气，为制备纯净干燥的ClO₂，根据氯气易溶于四氯化碳，使用四氯化碳来除去氯气；
（4）ClO₂是一种易溶于水的气体，且密度比空气大，应用向上排空气法收集，且进行尾气处理，故用双孔橡皮塞；
（5）ClO₂是一种易溶于水的气体，尾气吸收时要防止倒吸，导气管不能插入到液面以下；
（6）浓盐酸在加热条件下与二氧化锰发生氧化还原反应，但随着反应的进行，盐酸浓度变稀时，不与二氧化锰反应；
（7）由KClO₃在H₂SO₄存在下与Na₂SO₃反应制得二氧化氯，还生成硫酸钾、水．

解答 解：（1）实验室用浓盐酸和MnO₂在加热条件下反应制备Cl₂，浓盐酸应盛装在分液漏斗中，则P为分液漏斗，故答案为：分液漏斗；
（2）浓盐酸和MnO₂在加热条件下反应制备Cl₂，反应的方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（3）ClO₂是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，生成的ClO₂中混有氯气，氯气易溶于四氯化碳，为制备纯净干燥的ClO₂，使用四氯化碳来除去氯气，
故答案为：用于除去ClO₂中未反应的Cl₂；
（4）ClO₂是一种易溶于水的气体，且密度比空气大，应用向上排空气法收集，且进行尾气处理，故用双孔橡皮塞，
故答案为：②；d；
（5）ClO₂是一种易溶于水的气体，尾气吸收时要防止倒吸，导气管不能插入到液面以下，②④符合，
故答案为：D；
（6）浓盐酸在加热条件下与二氧化锰发生氧化还原反应，但随着反应的进行，盐酸浓度变稀时，不与二氧化锰反应，根据MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O可知，若用100mL 2mol•L^-1的浓盐酸与足量的MnO₂制备Cl₂，则被氧化的HCl的物质的量＜0.1mol，
故答案为：C；
（7）KClO₃在H₂SO₄存在下与Na₂SO₃反应，SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由电子、电荷守恒可知该离子反应为2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O，
故答案为：2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O．

点评 本题考查了氯气的制取、氯气的性质、氯气的尾气处理等知识点，题目难度中等，学习中注意把握化学实验基本操作，做该类题目时把握实验目的和实验原理是解答题目的关键．