今日は塩素の発生実験に関する理由を記述する問題です。
下図に示す塩素の発生実験において
□問題１
洗気瓶①に水を入れる理由は？
□解答例
・塩素中に混じっている塩化水素を取り除くため。
・塩素中に混じっている塩化水素を水に溶解して取り除くため。
□問題２
洗気瓶②に濃硫酸を入れる理由は？
□解答例
・塩素中に混じっている水蒸気を取り除くため。
・濃硫酸は乾燥剤で,塩素中に混じっている水蒸気を取り除くため。
□問題３
下方置換で捕集する理由は？
□解答例
・塩素は水に溶け,空気より重いため。
・塩素は水に溶け,分子量が空気の平均分子量(28.8)より大きく重いため。
□問題４
洗気瓶の水と濃硫酸の順序を逆にできない理由は？
□解答例
水を後にすると,そこから蒸発した水分が塩素と混じってしまうため。
※補足解説
塩素の実験室での製法は,主に
①さらし粉に塩酸を加える方法
CaCl(ClO)・H2O + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + Cl2
と
②酸化マンガン(Ⅳ)に濃塩酸を加えて加熱する方法
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2
の２つがあります。
特に,②の実験装置の理由を問う問題は,頻出なのでしっかりおさえましょう。
■実際に出題された過去問題は下記になります。
■単体の塩素は,図(略)に示す装置を用いて,酸化マンガン(Ⅳ)に濃塩酸を加えて加熱し,発生する気体を洗気びんに通して捕集すると得られる。工業的には,塩化ナトリウム水溶液の電気分解によって製造される。
図中の洗気びんⅠおよび洗気びんⅡの液体の名称を書き,それぞれの液体の役割とそれらを用いる理由を述べよ。
(2010 岩手大学 工 農 一部改)
■下図(略)のように塩素ガスを発生させた。以下の設問に答えよ。
(ア)発生したガスを洗気びんAで水に通じるのはなぜか,理由を述べよ。
(イ)洗気びんBで濃硫酸に通じるのは,発生した塩素ガスを乾燥するためである。ところで,一般に乾燥剤として用いられないものを次の中から選び,記号で答えよ。
(a)シリカゲル (b)十酸化四リン (c)酸化カルシウム (d)酸化銅
(2010 熊本大学 理 一部改)
解答 (イ) (d)
■塩素は種々の化合物をつくるうえで重要な物質であり,工業的には高濃度の食塩水を電気分解して得られる。
実験室においては,②酸化マンガン(Ⅳ)に濃塩酸を加え加熱することで塩素を発生させることができる。
問．下線部②の方法で塩素を発生させるための実験装置(図略)を示した。以下の問いに答えよ。
(1) フラスコ内で起こる反応の化学反応式を示せ。
(2) 洗気びん1の役割を20字以内で述べよ。
(3) 洗気びん2の役割を20字以内で述べよ。
(4) 図に示した実験装置における塩素の集め方の名称を示し,この方法を用いる理由を20字以内で述べよ。
(2010 横浜国立大学 工 一部改)
解答
(4) 下方置換(法) 理由…塩素は空気より重く,水と反応するため。
■問 下の図(略)は,下線部③の塩素の実験室的製法を表している。これについて,次のに答えなさい。
(1) この反応の化学反応式を書きなさい。
(2) 図中の 液体1(左の洗気瓶) および 液体2(右の洗気瓶)について,それぞれ物質名を書きなさい。また,それぞれの液体について, その役割を10字以内で述べなさい。
(2013 金沢大学 理工 一部改)
■単体の塩素は,工業的には塩化ナトリウム水溶液の電気分解でつくられるが,(a)実験室では,下の図(略)に示すように,酸化マンガン(Ⅳ)に濃塩酸を加えて加熱することにより発生させることができる。
(2) 図のあ(左の洗気瓶)およびい(右の洗気瓶)を設置する理由を,それぞれ簡潔に記せ。
(3) 図のような捕集方法により塩素を捕集することが適切である理由を簡潔に記せ。
(2013 静岡大学 理 工 農 )
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塩素の発生実験に関する理由を記述する問題
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