Question

如圖是一個制取氯氣并以氯氣為原料進行特定反應的裝置：

（已知：常溫常壓下，1 體積的水可溶解 CO₂、Cl₂、HCl 分別為 1、2、500 體積）
（1）A 中的化學反應方程式為

 

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（2）實驗開始時，先打開旋塞 K₁，關閉 K₂，再點燃A處的酒精燈，讓 Cl₂充滿整個裝置，再點燃D處酒精燈，連接上E裝置．Cl₂通過C瓶后再進入D．D裝置的硬質玻璃管內盛有炭粉，發生氧化還原反應，2Cl₂+2H₂O（g）+C═4HCl+CO₂，則裝置C的作用是

 

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（3）在 E 處，如果事先往水里滴入幾滴紫色石蕊試液，實驗現象是

 

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（4）為了防止發生倒吸，需將E裝置進行改進，則可選擇以下哪些裝置：

 

（5）D 處反應完畢后，關閉旋塞 K₁，打開 K₂，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A 處仍有Cl₂產生，此時 B 中的現象是

 

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Answer 1

分析：（1）依據裝置分析可知實驗室制備氯氣利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應生成；
（2）制取的氯氣中有氯化氫氣體，D裝置反應需要水參加，C裝置吸收Cl₂中的HCl氣體，提供D裝置參加反應的水；
（3）未反應的氯氣進入E裝置，氯氣和水反應鹽酸和次氯酸導致溶液呈酸性，根據鹽酸和次氯酸的性質判斷溶液顏色的變化；
（4）氯化氫極易溶于水，如果直接將導氣管直接插入水中，氯化氫溶于水導致氣體壓強急劇降低而引起倒吸現象，所以有緩沖裝置時就能防止倒吸，即適合吸收氯化氫氣體；
（5）關閉K撤去酒精燈，余熱反應繼續進行，生成的氯氣使B中壓強增大，飽和食鹽水被壓入長頸漏斗中．

解答：解：（1）分析可知實驗室制備氯氣利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應生成反應的化學方程式為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）制取的氯氣中有氯化氫氣體，氯氣在水中的溶解度較小，而氯化氫極易溶于水，C裝置是吸收氯氣中的氯化氫氣體和提供水蒸氣的作用，
故答案為：吸收 Cl₂中的HCl氣體，提供D處所需水蒸氣；
（3）氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，導致溶液呈酸性，石蕊試液遇酸變紅色，所以石蕊試液變紅；又因為次氯酸又有漂白性，所以變為無色，
故答案為：溶液的顏色由紫色變為紅色，再變為無色； 
（4）I、氫氧化鈉溶液的密度比四氯化碳小且水和四氯化碳不互溶，所以氫氧化鈉溶液浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氯化氫反應，也不溶解氯化氫，該裝置既能夠吸收易溶性氣體，又能夠防止倒吸，故正確；
Ⅱ、苯的密度比氫氧化鈉溶液的密度小浮在上面，氫氧化鈉和氯化氫在其下方反應，苯不起任何作用，不能防止倒吸，故錯誤；
III、倒置球形漏斗插入溶液中，氣體能被充分吸收，且球形管有緩沖作用而防止倒吸，故正確；
故答案為：I，III；
（5）D處反應完畢后，關閉旋塞K，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有Cl₂產生，B中壓強增大，會把飽和食鹽水壓入長頸漏斗中，B中液面降低，長頸漏斗中液面上升，
故答案為：瓶中液面下降，長頸漏斗內液面上升．

點評：本題考查了實驗室制備氯氣的反應原理和裝置選擇，選擇驗證和反應現象判斷，物質性質和實驗基本操作是解題關鍵，題目難度中等．