Question

【题目】实验室用浓盐酸、二氧化锰共热制氯气，并用制得的氯气和氢氧化钙制取少量漂粉精。现已知反应：2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O是放热反应。温度稍高会发生副反应：6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。

现有3个同学分别设计的3套实验装置如图：

（1）C装置中发生反应的化学方程式为：___，E装置中发生反应的化学方程式为：___。

（2）请从以下几个方面对甲乙丙3套实验装置的优缺点作出评价，并将符合题目要求的选项的序号填在表中空格中。___

a．不容易控制反应速率 b．容易控制反应速率

c．有副反应发生 d．可防止副反应发生

e．污染环境 f．可防止污染环境

	优点	缺点
甲装置
乙装置
丙装置

（3）上述装置中甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G两部分组成，请从上述装置中选取合理的部分，组装一套较完整的实验装置，装置各部分的连接顺序是___（按气流流动的方向）。该组合中还缺少的装置是___（用文字说明），需要该装置的原因是___。

（4）实验室若用16mol/L的盐酸100mL与足量的二氧化锰反应，理论上最终生成的次氯酸钙的物质的量最多不超过___mol。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O Cl2+2NaOH＝NaClO+NaCl+H2O

	优点	缺点
甲装置	d	a、e
乙装置	f	a、c
丙装置	b	c、e

FBE 还缺少除去氯气中的氯化氢杂质的装置 因为氯化氢可以与Ca(OH)2和Ca(ClO)2反应 0.2

【解析】

（1）C装置为实验室利用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制备氯气的反应；氯气有毒，E装置为尾气吸收装置；

（2）根据已知条件分析，温度稍高时发生副反应生成Ca(ClO3)2会导致Ca(ClO)2产率下降，所以反应应在较低的温度下进行，由于反应使用的原料之一是氯气，氯气有毒会污染环境，需要进行后续处理，据此分析解答，选取合适的装置进行实验，需要3个优点考虑，能控制反应速率，一定程度上防止副反应的发生，最后有尾气处理装置；（3）结合氯气制备，漂白粉制备反应条件，尾气吸收的规范操作连接顺序，制备氯气会混有氯化氢杂质气体，会影响后续反应，需要设计实验除去；
（4）依据化学方程式，找出目标物质与已知物质之间的关系式利用物质的量之间的关系进行计算；

（1）C装置中浓盐酸、二氧化锰共热制氯气，反应的化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；E装置为尾气吸收装置，氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，该反应的化学方程式为：Cl2+2NaOH＝NaClO+NaCl+H2O，

故答案为：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；Cl2+2NaOH＝NaClO+NaCl+H2O；

（2）根据上述分析可知：

甲装置，优点：制取漂白粉的反应在冷水浴中进行，可以减少副反应的发生，缺点：没有尾气处理装置，所以会污染环境，同时制取氯气时采用直接加热的方式，对反应是不容易控制的；

乙装置，优点：NaOH溶液可以吸收反应多余的Cl2，不会污染环境；缺点：制取漂白粉的反应未在冷水浴中进行，有副反应的发生，且制取氯气时也是直接采用加热的方式，对反应也是不易控制的；

丙装置，优点：使用了分液漏斗可滴加浓盐酸，可以有效地控制制取氯气的速率；缺点：制取漂白粉的反应未在冷水浴中进行，有副反应的发生，且最终也没有尾气处理装置。

根据分析，将符合题目要求的选项的序号填在表中空格为：

	优点	缺点
甲装置	d	a、e
乙装置	f	a、c
丙装置	b	c、e

（3）选取合适的装置进行实验，结合（2）中的3个装置优点可知组成的装置应该满足：能控制反应速率、一定程度上防止副反应的发生、最后有尾气处理装置，使用应选取装置B、E、F，F为反应装置，B为中间处理的装置，E为尾气处理装置，所以连接顺序为FBE；浓盐酸易挥发，制取的氯气中含有的HCl可以与Ca(OH)2和Ca(ClO)2反应，影响了制备效率，则该组合中还缺少除去氯气中的氯化氢杂质的装置，故答案为：FBE；还缺少除去氯气中的氯化氢杂质的装置；因为氯化氢可以与Ca(OH)2和Ca(ClO)2反应；

（4）实验室若用16mol/L的盐酸100mL与足量的二氧化锰反应，发生反应为：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O、2Cl2+2Ca(OH)2＝CaCa(ClO)2+CaCl2+2H2O，理论上反应生成次氯酸钙的定量关系，100mL 16mol/L的盐酸中n（HCl）＝0.1L×16mol/L＝1.6mol，

8HCl～2Cl2～Ca Ca(ClO)2，

8 1

1.6mol 0.2mol

浓盐酸和足量二氧化锰反应，随反应进行浓盐酸变为稀盐酸反应停止，即HCl不会完全转化成氯气，则理论上最终生成的次氯酸钙的物质的量最多不超过0.2mol，故答案为：0.2。