Question

某校化學興趣小組的同學分別對氯氣和氯水的性質進行探究．
I． 如圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關實驗的裝置（部分夾持設備已略）．

（1）制備氯氣選用的藥品為二氧化錳和濃鹽酸，A中的化學反應方程式為：______．
（2）裝置B中飽和食鹽水的作用是______；同時裝置B還能監測實驗進行時C中是否發生堵塞，請寫出發生堵塞時B中的現象______．
（3）裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，為此C中 I、II、III處最好依次放入______．（填序號）①干燥的有色布條�、跐駶櫟挠猩�布條�、蹓A石灰　④無水氯化鈣�、轁饬蛩�
（4）當向D中緩緩通入一定量氯氣時，D中溶液逐漸變為______色；再打開D裝置活塞，將裝置D中少量溶液滴入錐形瓶E中，振蕩，觀察到的現象是______．
（5）有人提出，裝置F中可改用足量的飽和NaHSO₃溶液吸收余氯，請判斷是否可行______（填“是”或“否”），理由是（用離子反應方程式表示）：______．
II．同學們將純凈的氯氣通入適量水中，即制得氯水，將氯水滴入含有酚酞的NaOH溶液中時發現溶液紅色褪去，對紅色褪去的原因提出兩種假設：
假設①：Cl₂與水反應生成有強氧化性的HClO，HClO有漂白作用，使紅色褪去；
假設②：______．
請設計實驗驗證假設①和假設②哪個正確？（寫出操作、現象及結論）______．

Answer 1

解：I． （1）制備氯氣選用的藥品為固體二氧化錳和濃鹽酸，加熱反應的化學反應方程式為：MnO₂+4HCl（濃）MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）反應過程中氯化氫和水蒸氣是氯氣中的雜質，裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl₂中的HCl；裝置B亦是安全瓶，監測實驗進行時C中是否發生堵塞，發生堵塞時B中的，壓強增大，B中長頸漏斗中液面上升，形成水柱；
故答案為：除去Cl₂中的HCl；B中長頸漏斗中液面上升，形成水柱；
（3）裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，驗證氯氣是否具有漂白性，要驗證干燥氯氣無漂白性，濕潤的有色布條中，氯氣和水反應生成次氯酸具有漂白性，選項中abc的Ⅱ中都是干燥劑，再通入濕潤的有色布條不能驗證氯氣的漂白性，所以C中I、II、III依次放入濕潤的有色布條、無水氯化鈣、干燥的有色布條，所以選②、④、①，故答案為：②、④、①；
（4）D中是溴化鈉，當向D中緩緩通入少量氯氣時，氯氣和溴化鈉反應生成溴單質，可以看到無色溶液逐漸變為黃，所以現象為：溶液從無色變化為黃色；打開活塞，將裝置D中含溴單質的少量溶液加入焓碘化鉀和苯的裝置E中，溴單質和碘化鉀反應生成碘單質，碘單質溶于苯呈紫紅色，振蕩．觀察到的現象是：E中溶液分為兩層，上層（苯層）為紫紅色；故答案為：黃；E中溶液分為兩層，上層（苯層）為紫紅色；
若改用NaHSO₃，會發生反應4HSO₃^-+Cl₂=SO₄^2-+2Cl^-+3SO₂↑+2H₂O，生成二氧化硫氣體．
（5）若改用NaHSO₃，會發生反應4HSO₃^-+Cl₂=SO₄^2-+2Cl^-+3SO₂↑+2H₂O，生成二氧化硫氣體，二氧化硫污染環境，故不可行．
故答案為：否；4HSO₃^-+Cl₂=SO₄^2-+2Cl^-+3SO₂+2H₂O；
II．（1）由題意分析，原因可能有兩個：鹽酸或次氯酸的作用的結果，一種可能是：溶液中的紅色物質被氯水中的次氯酸氧化褪色；另一種可能是：氯水中的鹽酸、次氯酸中和了氫氧化鈉，使溶液由堿性轉變成了中性甚至酸性，酚酞試液中性或酸性溶液中顯無色，故答案為：可能是H⁺與OH^-中和，導致溶液褪色；
�。�1）中溶液紅色褪色后的無色溶液1～2mL于試管中，然后滴加酚酞，若溶液由無色變成紅色，證明中溶液紅色褪去的原因是①；若溶液仍然為無色，證明（1）中溶液紅色褪去的原因是②；故答案為：取少量褪色溶液于試管中，滴加酚酞顯紅色，假設①正確（或取少量褪色溶液于試管中，加入適量NaOH溶液顯紅色，假設②正確）；
分析：（1）依據實驗室制取氯氣的試劑和反應產物書寫化學方程式；
（2）反應生成物中含有雜質氯化氫、水蒸氣；結合實驗裝置分析回答問題，裝置中氣體壓強變化分析；
（3）驗證氯氣是否具有漂白性，要驗證干燥氯氣無漂白性，濕潤的有色布條中，氯氣和水反應生成次氯酸具有漂白性；
（4）當向D中緩緩通入少量氯氣時，氯氣和溴化鈉反應生成溴單質，可以看到無色溶液逐漸變為黃色；打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，生成的溴單質和碘化鉀反應生成碘單質，碘單質溶解于苯中，振蕩分層，苯層在上層；
（5）氯氣具有強氧化性，在溶液中將HSO₃^-氧化SO₄^2-同時生成Cl^-、H⁺，H⁺與HSO₃^-反應生成SO₂；
（6）氯氣能與水發生化學反應生成鹽酸和次氯酸（HClO），溶液紅色褪去，可能鹽酸與氫氧化鈉溶液會發生中和反應；也可能次氯酸具有強氧化性，可將某些有色物質氧化成無色物質；
�。�1）中溶液紅色褪色后的無色溶液1～2mL于試管中，然后滴加酚酞，若溶液由無色變成紅色，證明中溶液紅色褪去的原因是①；若溶液仍然為無色，證明（1）中溶液紅色褪去的原因是②；
點評：本題考查了如何探究物質的性質和變化規律，了解酸堿指示劑及其性質，學會猜想和實驗驗證的方法．