浓盐酸与氯酸钾固体反应制氯气时发现所得气体颜色偏深,经分析该气体主要含有 Cl 2 和 ClO 2 两种气体。某研究性学习小组用如图所示装置分离制得混合气体,并测定两种气体的体积比。
查阅资料可知常温下二氧化氯为黄绿色气体,其熔点为 -59.5 ℃,沸点为 1.0 ℃,能溶于水,不溶于浓硫酸、四氯化碳,有强氧化性,能与 NaOH 溶液反应生成等物质的量的两种盐,其中种为 NaClO 3 ,另外又知氯气易溶于四氯化碳或苯等有机溶剂。
(1) 实验加药品前应进行的实验操作是 ___________ 。
(2) 若装置 D 中试管内收集的液体为纯净物,则它的摩尔质量是 ___________ 。
(3) 装置 E 及分液漏斗所连接橡皮管的作用分别是
①装置 E 的作用为 ___________ 。
②橡皮管的作用为 ___________ 。
(4)F 中 ClO 2 与 NaOH 溶液反应的离子方程式为 ___________ 。
(5) 在一定条件下,测得浓盐酸与氯酸钾反应生成的两种气体 (ClO 2 和 Cl 2 的体积比为 1 : 2 ,则该反应的化学方程式为 ___________ 。
检查装置的气密性 67.5g.mol -1 安全瓶,防倒吸 平衡装置 A 中的分液漏斗液体上下的气压,使瓶中的液体顺利流下 2ClO 2 +2OH - = + +H 2 O 3KClO 3 +10HCl═2ClO 2 ↑+4Cl 2 ↑+3KCl+5H 2 O
【分析】
实验目的有二个: ①分离 Cl 2 和 ClO 2 混合气体, ②测定 Cl 2 和 ClO 2 的物质的量之比,结合图中装置可知,实验时先检验装置的气密性, A 中浓盐酸与氯酸钾反应, B 中浓硫酸干燥, C 可除去混合气体中的氯气, D 冷凝分离出二氧化氯, E 作为安全瓶防止 F 中溶液倒吸进入 D 中, F 中 NaOH 溶液可吸收尾气,以此解答该题。
【详解】
(1) 制备气体的实验步骤通常是:连接仪器组成装置,检查装置气密性,加入试剂等等,故加药品前应检查装置气密性;
(2)D 冷凝分离出二氧化氯,则它的摩尔质量是 67.5g.mol -1 ;
(3) 根据相似相溶原理和题中信息,氯气易溶于四氯化碳,二氧化氯不溶于四氯化碳、较易液化,从而可实现它们的分离,其中装置 C 的作用是溶解吸收混合气体中的氯气,装置 D 可使二氧化氯冷凝成液体,则:
①装置 E 作为安全瓶,能防止 F 中 NaOH 溶液倒吸至 D 中;
②根据连通器原理,橡皮管是平衡装置 A 中的分液漏斗液体上下的气压,使瓶中的液体顺利流下;
(4)F 中 NaOH 溶液能吸收氯气、二氧化氯,防止污染空气。因氧化还原反应中化合价升降数相等, ClO 2 与 NaOH 溶液反应生成等物质的量的两种盐,其中一种为 NaClO 3 ,另一种只能是 NaClO 2 ,其离子方程式为 2ClO 2 +2OH - = + +H 2 O ;
(5) 两种气体 ClO 2 和 Cl 2 的体积比为 1 : 2 ,则 A 中生成 ClO 2 、 Cl 2 的物质的量之比为 1 : 2 ,反应的化学方程式为 3KClO 3 +10HCl═2ClO 2 ↑+4Cl 2 ↑+3KCl+5H 2 O 。
【点睛】
考查物质含量测定实验,把握物质的性质、测定原理、混合物分离提纯、实验技能为解答的关键,难点是根据电子守恒书写离子方程式和化学方程式,要确保得失电子数目相等或化合价升降总数相等。
配平简介:
化学反应方程式严格遵守质量守恒定律,书写化学反应方程式写出反应物和生成物后,往往左右两边各原子数目不相等,不满足质量守恒定律,这就需要通过配平来解决。
氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤:
特殊技巧:
配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降,若从左向右配平较困难,可以采用从右向左配平,成为逆向配平法。
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