Question

氯气在工农业生产中应用非常广泛．请回答以下问题：
（1）如图1是三位同学分别设计的实验室制取和收集氯气的装置，其中最好的是

 

（填序号）：
（2）某课外小组同学用如图2所示装置通过电解食盐水并探究氯气相关性质，请回答：
①现有电极：C和Fe供选择，请在虚框中补画导线、电源（），串联变阻器以调节电流，同时标出电极
材料；电解的离子反应方程式为

 

．
②通电一段时间后，玻璃管A、B、C三处是浸有不同溶液的棉花，其中A、B两处的颜色变化分别为

 

、

 

；C处发生的离子反应方程式为

 

．
③为防止氯气逸出造成污染，应采取的措施是

 

．
（3）当在阴极收集到气体448mL后停止实验，将U形管溶液倒于量筒中测得体积为400mL，则摇匀后理论上计算得溶液pH=

 

．

Answer 1

考点：氯气的实验室制法

专题：实验题

分析：（1）分析装置图A加热氯水制备氯气，由于氯气溶解度小溶解的少的得不到大量氯气；装置B常温下氯酸钾和浓盐酸反应生成氯气用向上排气法收集，剩余气体用氢氧化钠溶液吸收；装置无尾气吸收装置；
（2）①电解氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠，生成氯气的一端电解为阳极；
②阳极氯气的氧化性和物质性质分析判断反应现象；
③在D处放置一团浸有氢氧化钠溶液的棉花，用来吸收多余的氯气，放置污染环境；
（3）阴极收集到的气体为H₂0.448L，n（H₂）=0.448L÷22.4L/mol=0.02mol；由方程式：2Cl^-+2H₂O=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-得：n（OH^-）=0.02mol×2=0.04mol；c（OH^-）=0.04mol÷0.4L=0.1mol/L，计算得到溶液PH．

解答： 解：（1）分析装置图A加热氯水制备氯气，由于氯气溶解度小溶解的少的得不到大量氯气；装置B常温下氯酸钾和浓盐酸反应生成氯气用向上排气法收集，剩余气体用氢氧化钠溶液吸收；装置无尾气吸收装置，所以选择B；
故答案为：B；
（2）①电解氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠，生成氯气的一端电解为阳极，其中电源和导线、通电、电极标注如图所示：
；电解的离子反应方程式为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
故答案为：；2Cl^-+2H₂O

通电  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
②通电一段时间后，玻璃管A、B、C三处是浸有不同溶液的棉花，其中A发生的反应Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，碘单质遇到淀粉变蓝色，溶液无色变化为蓝色；B处发生的反应2FeCl₂+Cl₂=3FeCl₂，溶液的颜色变化为溶液浅绿色变黄色；C处发生的离子反应方程式为：Cl₂+SO₃^2-+H₂O═2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺；
故答案为：无色变蓝色；浅绿色变黄色；Cl₂+SO₃^2-+H₂O═2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺；
③在D处放置一团浸有氢氧化钠溶液的棉花，用来吸收多余的氯气，放置污染环境，故答案为：在D处放一团浸有NaOH溶液的棉花；
（3）阴极收集到的气体为H₂0.448L，n（H₂）=0.448L÷22.4L/mol=0.02mol；
由方程式：2Cl^-+2H₂O=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-：
计算得到n（OH^-）=0.02mol×2=0.04mol；
c（OH^-）=0.04mol÷0.4L=0.1mol/L 
c（H⁺）=10-13mol/L
则pH=-lg10^-13=13
故答案为：13．

点评：本题主要考查实验室制氯气的原理和氯气的性质，难度不大，掌握原理和物质的性质即可解答，需要注意的是浓盐酸和二氧化锰能反应，但稀盐酸和二氧化锰不反应；次氯酸是弱酸，但次氯酸具有强氧化性．