Question

实验室常用MnO₂与浓盐酸反应制备Cl₂₍反应主要装置如图一所示，其它装置省略)。当盐酸达到一个临界浓度时，反应就会停止。为测定反应残余液中盐酸的临界浓度，探究小组同学提出了下列实验方案：

甲方案：将产生的Cl₂与足量AgNO₃溶液反应，称量生成的AgCl质量，再进行计算得到余酸的量。

乙方案：采用酸碱中和滴定法测定余酸浓度。

丙方案：余酸与已知量CaCO₃(过量)反应后，称量剩余的CaCO₃质量。

丁方案：余酸与足量Zn反应，测量生成的H₂体积。

具体操作：装配好仪器并检查装置气密性，接下来的操作依次是： 

①往烧瓶中加入足量MnO₂粉末

②往烧瓶中加入20mL 12mol•L^-1浓盐酸 

③加热使之充分反应。

（1）在实验室中，该发生装置除了可以用于制备Cl₂，还可以制备下列哪些气体______？

A. O₂     B.  H₂      C. CH₂=CH₂      D. HCl

若使用甲方案，产生的 Cl₂必须先通过盛有 ________（填试剂名称）的洗气瓶， 再通入足量 AgNO₃溶液中，这样做的目的是 ______________；已知AgClO易溶于水，写出Cl₂与AgNO₃溶液反应的化学方程式________________

（2）进行乙方案实验：准确量取残余清液，稀释5倍后作为试样。准确量取试样25.00mL，用1.500mol·L-1NaOH标准溶液滴定，选用合适的指示剂，消耗NaOH标准溶液23.00mL，则由此计算得到盐酸的临界浓度为 ____ mol·L^-1（保留两位有效数字）；选用的合适指示剂是 _____。

A 石蕊   B  酚酞  C 甲基橙

（3）判断丙方案的实验结果，测得余酸的临界浓度_________ (填偏大、偏小或―影响)。（已知：Ksp(CaCO₃)=2.8×10^-9、Ksp(MnCO₃)=2.3×10^-11）

（4）进行丁方案实验：装置如图二所示（夹持器具已略去）。

（i）使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是倾斜Y形管，将 _____转移到_____中。

（ii）反应完毕，需要读出量气管中气体的体积，首先要___________，然后再______，最后视线与量气管刻度相平。

（5）综合评价：事实上，反应过程中盐酸浓度减小到临界浓度是由两个方面所致，一是反应消耗盐酸，二是盐酸挥发，以上四种实验方案中，盐酸挥发会对哪种方案带来实验误差（假设每一步实验操作均准确）？____________

A.甲      B.乙     C.丙      D.丁

Answer

D 饱和食盐水 除去挥发出的HCl Cl2+H2O+ AgNO3=AgCl↓+HClO+HNO3 6.9mol/L C 偏小 足量锌粒 残余清液 使气体冷却到室温 调整量气管两端液面相平 A

【解析】

(1)根据反应物的状态和反应条件选择合适的装置，从氯气中的杂质气体氯化氢，考虑除杂试剂，用饱和食盐水，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸再与硝酸银反应，生成氯化银和硝酸；

(2)为测定反应残余液中盐酸的浓度，量取试样25.00mL，用1.500mol•L-1NaOH标准溶液滴定，选择的指示剂是甲基橙，消耗23.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度==1.38mol/L，此浓度为稀释5倍后作为试样，原来的浓度应为现浓度的5倍；

(3)与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量，由于部分碳酸钙与转化成碳酸锰沉淀，称量剩余的固体质量会偏大；

(4)依据锌粒与稀盐酸反应生成氢气进行分析解答；

(5)甲同学的方案：盐酸挥发，也会与硝酸银反应，故反应有误差；

(1)根据反应物的状态和反应条件选择合适的装置，此装置为固液加热型，

A．O2用高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰加热制取，用的是固固加热型，不符合题意，故A不符合题意；

B．H2用的是锌与稀硫酸反应，是固液常温型，故B不符合题意；

C．CH2=CH2 用的是乙醇和浓硫酸反应，属于液液加热型，要使用温度计，故C不符合题意；

D．HCl用的是氯化钠和浓硫酸反应，属于固液加热型，故D符合题意；

氯气中的杂质气体氯化氢，考虑除杂试剂，用饱和食盐水，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸再与硝酸银反应，生成氯化银和硝酸，由于次氯酸银不是沉淀，次氯酸与硝酸银不反应，化学方程式为Cl2+H2O+ AgNO3=AgCl↓+HClO+HNO3；

(2)量取试样25.00mL，用1.500mol∙L−1NaOH标准溶液滴定，消耗23..00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为，由c(HCl)∙V(HCl)=c(NaOH) ∙V(NaOH)，该次滴定测得试样中盐酸浓度==1.38mol/L，此浓度为稀释5倍后作为试样，原来的浓度应为现浓度的5倍=1.38×5=6.9 mol/L；

(3)根据题意碳酸锰的Ksp比碳酸钙小，由于部分碳酸钙与转化成碳酸锰沉淀，称量剩余的固体质量会偏大，这样一来反应的固体减少，实验结果偏小；

(4)化学反应释放热量，气体体积具有热胀冷缩的特点。使Zn粒进入残余清液中让其发生反应。这样残余清液就可以充分反应，如果反过来，残余清液不可能全部转移到左边。若残余清液转移到左边则会残留在Y型管内壁，导致产生气体的量减少，使测定的盐酸浓度偏小，丁方案：余酸与足量Zn反应放热，压强对气体的体积有影响该反应是在加热条件下进行的，温度升高气体压强增大，如果不回复到原温度，相当于将气体压缩了，使得测出的气体的体积减小。故温度要恢复到原温度时，同时上下移动右端的漏斗，使两端的液面的高度相同，视线要与液体的凹液面相切，读取测量气体的体积。故读气体体积时要保证冷却到室温，并且压强不再发生变化，即调整量气管两端液面相平；

(5)与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量，盐酸挥发的话，加入足量的硝酸银溶液求出氯离子的量偏大，会有误差。