Question

【題目】氯氣在工業上有著重要的用途，某興趣小組在實驗室中模擬工業上用氯氣制備無水氯化鋁(無水AlCl3遇潮濕空氣即產生大量白霧)，可用下列裝置制備。

(1) 裝置B中盛放__________溶液，其作用是_________；F中的是______溶液，其作用是_____________。

(2)裝置A實驗開始前，應先_________，接下來的操作依次是_____________(填序號)。

A．往燒瓶中加入MnO2粉末 B．加熱 C．往燒瓶中加入濃鹽酸

(3)該小組同學查資料得知：將氯酸鉀固體和濃鹽酸混合也能生成氯氣，同時有大量ClO2生成；ClO2沸點為10℃，熔點為﹣59℃，液體為紅色；Cl2沸點為﹣34℃，液態為黃綠色。

①設計最簡單的實驗驗證Cl2中含有ClO2：收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，若____________，則說明Cl2中含有ClO2 。

②將過硫酸鈉(Na2S2O8)液加入亞氯酸鈉(NaClO2)中可制備ClO2，NaClO2中Cl元素的化合價是___________，該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為________。

③將ClO2通入MnSO4溶液，溶液中可檢測到Cl-，同時有黑色MnO2沉淀生成。該反應的離子方程式為： ___________。

Answer 1

【答案】飽和食鹽水 除去氯化氫氣體 濃硫酸 防止G中的水蒸氣進入E中 檢查裝置氣密性 ACB 氣體顏色變淺，出現紅色液體 +3 1：2 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-

【解析】

（1）根據實驗裝置圖可知，該實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應生成氯氣，氯氣中有氯化氫、水等雜質，先用飽和食鹽水除氯化氫，再用濃硫酸干燥，氯氣與鋁反應制得氯化鋁，反應的尾氣中有氯氣用氫氧化鈉吸收，為防止氯化鋁與氫氧化鈉溶液中的水蒸汽反應，所以在收集裝置和尾氣吸收裝置之間加一干燥裝置F。

（2）裝置A實驗開始前，應先檢查裝置氣密性，裝置A實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣，應先加二氧化錳，再從分液漏斗中加入濃鹽酸，再加熱，所以操作順序為ACB。

（3）①根據ClO2沸點為10℃，熔點為﹣59℃，液體為紅色；Cl2沸點為﹣34℃，液態為黃綠色，為驗證Cl2中含有ClO2，收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，若氣體顏色變淺，出現紅色液體，則說明Cl2中含有ClO2。

②NaClO2中Na顯+1價，O顯-2價，根據化合價代數和零，Cl元素的化合價是+3，根據信息可知，Cl由+3升高為+4，化合價升高1，則過硫酸鈉作氧化劑，過硫酸鈉中，含有一個過氧根，兩個氧原子各顯-1價，其余氧原子顯-2價，硫元素顯+6價，氧元素由-1價降低為-2價，化合價共降低2，根據得失電子守恒可知，氧化劑和還原劑的物質的量之比為1:2。

③ClO2與MnSO4發生反應生成氯離子和二氧化錳，根據得失電子守恒配平，結合元素守恒可知，還有水參與反應，生成物還有氫離子，離子方程式為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。

（1）根據所給的裝置圖可知，裝置A是實驗室利用濃鹽酸與二氧化錳反應制備氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫和水等雜質，所以B裝置中應裝飽和食鹽水是為了除去混有的HCl氣體；因為氯化鋁易發生水解，故F應該防止水蒸氣進入E裝置，所以E裝置中應放濃硫酸，而G是吸收反應剩余的氯氣，故答案為：飽和食鹽水；除去氯化氫氣體；濃硫酸；防止G中的水蒸氣進入E中。

（2）裝置A實驗開始前，應先檢查裝置氣密性，裝置A實驗中用濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣，應先加二氧化錳，再從分液漏斗中加入濃鹽酸，再加熱，所以操作順序為ACB，故答案為：檢查裝置氣密性；ACB。

（3）①根據ClO2沸點為10℃，熔點為﹣59℃，液體為紅色；Cl2沸點為﹣34℃，液態為黃綠色，為驗證Cl2中含有ClO2，收集一試管氣體，蓋上膠塞，放入冰水混合物中，若氣體顏色變淺，出現紅色液體，則說明Cl2中含有ClO2，故答案為：氣體顏色變淺，出現紅色液體。

②NaClO2中Na顯+1價，O顯-2價，根據化合價代數和零，Cl元素的化合價是+3，根據信息可知，Cl由+3升高為+4，化合價升高1，則過硫酸鈉作氧化劑，過硫酸鈉中，含有一個過氧根，兩個氧原子各顯-1價，其余氧原子顯-2價，硫元素顯+6價，氧元素由-1價降低為-2價，化合價共降低2，根據得失電子守恒可知，氧化劑和還原劑的物質的量之比為1:2，故答案為：+3； 1：2。

③ClO2與MnSO4發生反應生成氯離子和二氧化錳，根據得失電子守恒配平，結合元素守恒可知，還有水參與反應，生成物還有氫離子，離子方程式為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-，故答案為：2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-。