Question

Cl₂和SO₂是中學化學中常見的氣體．
（1）某活動小組設計如圖所示的裝置圖（圖中夾持和加熱裝置略去），分別研究SO₂和Cl₂的性質．

①從左端通入SO₂時和通入Cl₂時，裝置A中觀察到的現象是否相同______？（填“相同”或“不同”之一）．
②裝置E中盛放的物質可以為______；若裝置D裝的是鐵粉，通入Cl2與鐵粉充分反應時現象為______．
③若裝置B中裝有10.0mL 1.0mol?L^-1的碘水，當通入足量Cl²完全反應后，共轉移了0.1mol電子．該反應的化學方程式為______．
④若由元素S和O組成-2價酸根離子X，X中S和O的質量比4：3，當Cl₂與含X的溶液完全反應后，有淺黃色沉淀產生，取上層清液加入氯化鋇溶液，有白色沉淀產生，且沉淀加鹽酸不溶解．寫出Cl₂與含X的溶液反應的離子方程式____________（離子方程式不必配平）．
（2）為了探究Cl₂、SO₂同時通入H₂O中發生的反應，某興趣小組同學設計了如下圖所示的實驗裝置．
①氣體發生裝置A產生的氣體是______；若Cl₂和SO₂在裝置D中恰好完全反應，寫出反應的離子方程式______．
②實驗室制備SO₂和Cl₂通常采用下列反應：
Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）　　　Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
MnO₂+4HCl（濃）　　 MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
據此，下列所給儀器裝置中能夠制備并收集干燥、純凈Cl₂的裝置為______（填下列各項序號）．
③設計實驗驗證通入D裝置中的氣體是Cl₂過量還是SO₂過量．（簡要說明實驗步驟、現象和結論）______．儀器自選；可供選擇試劑：①氯化鐵溶液　②氯化亞鐵溶液　③硫氰化鉀溶液　④品紅溶液　⑤酸性高錳酸鉀溶液．

Answer 1

解：（1）①二氧化硫具有漂白性，氯氣與水反應生成HClO，HClO具有漂白性，故通入二氧化硫與通入氯氣，裝置A中的品紅溶液都褪色，故答案為：相同；
②由裝置可知，E的作用是吸收尾氣，防止污染空氣，可以用NaOH溶液吸收；氯氣與鐵反應產生棕紅色的煙，故答案為：NaOH溶液；產生棕紅色的煙；
③裝置B中裝有10.0mL 1.0mol?L^-1的碘水，當通入足量Cl₂完全反應后，共轉移了0.1mol電子，故I元素在氧化產物中的化合價為=5，故氧化產物為HIO₃，氯氣被還原為HCl，反應方程式為：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃，故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃；
④由元素S和O組成-2價酸根離子X，X中S和O的質量比4：3，則N（S）：N（O）=：=2：3，則X為S₂O₃^2-，含S₂O₃^2-的溶液與氯氣反應，有淡黃色沉淀生成，該淡黃色沉淀為S，上層清液加入氯化鋇溶液，有白色沉淀產生，且沉淀加鹽酸不溶解，說明生成SO₄^2-，根據氧化還原反應，氯氣被還原為氯離子，反應離子方程式為：H₂O+S₂O₃^2-+Cl₂=S↓+SO₄^2-+Cl^-+H⁺，故答案為：H₂O+S₂O₃^2-+Cl₂=S↓+SO₄^2-+Cl^-+H⁺；
（2）①由裝置圖可知，A裝置產生的氣體為二氧化硫；氯氣與二氧化硫在溶液中反應生成鹽酸與硫酸，反應離子方程式為：SO₂ SO₂+Cl₂+2H₂O=SO^2-₄+2Cl^-+4H⁺，
故答案為：SO₂；SO₂ SO₂+Cl₂+2H₂O=SO^2-₄+2Cl^-+4H⁺；
②制備氯氣需要加熱，生成的氯氣中含有HCl、水蒸氣，先用飽和食鹽水除去HCl，再用濃硫酸干燥，利用向上排空氣法生成，用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，防止污染空氣，故選擇d裝置，故答案為：d；
③取適量D中溶液滴加至盛有品紅溶液試劑的試管內，紅色褪成無色，加熱后又變為紅色，說明二氧化硫過量，若加熱不揮發紅色，說明氯氣過量，
故答案為：取適量D中溶液滴加至盛有品紅溶液試劑的試管內，紅色褪成無色，加熱后又變為紅色，說明二氧化硫過量，若加熱不揮發紅色，說明氯氣過量．
分析：（1）①二氧化硫具有漂白性，氯氣與水反應生成HClO，HClO具有漂白性；
②由裝置可知，E的作用是吸收尾氣，防止污染空氣，可以用堿液吸收；
氯氣與鐵反應產生棕紅色的煙；
③通入足量的氯氣，碘完全反應，根據轉移電子數目計算I元素在氧化產物中的化合價，確定產物，據此書寫；
④由元素S和O組成-2價酸根離子X，X中S和O的質量比4：3，則N（S）：N（O）=：=2：3，則X為S₂O₃^2-，含S₂O₃^2-的溶液與氯氣反應，有淡黃色沉淀生成，該淡黃色沉淀為S，上層清液加入氯化鋇溶液，有白色沉淀產生，且沉淀加鹽酸不溶解，說明生成SO₄^2-，根據氧化還原反應，氯氣被還原為氯離子，據此書寫；
（2）①由裝置圖可知，A裝置產生的氣體為二氧化硫；
氯氣與二氧化硫在溶液中反應生成鹽酸與硫酸；
②制備氯氣需要加熱，生成的氯氣中含有HCl、水蒸氣，先用飽和食鹽水除去HCl，再用濃硫酸干燥，利用向上排空氣法生成，用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，防止污染空氣；
③利用氯水與二氧化硫的漂白性進行設計，取適量D中溶液加熱品紅溶液中，再加熱，根據顏色變化進行判斷．
點評：本題考查氯氣的制備、對裝置的理解與分析、氧化還原反應、氯氣與二氧化硫的性質、實驗方案設計等，難度中等，（1）中④注意根據電子注意判斷I元素在氧化產物中的化合價，是對學生綜合能力的考查．