Question

12．某實驗小組欲探究SO₂和Cl₂能否發(fā)生反應，設計如下圖所示的實驗裝置進行實驗．
（1）圖中儀器a的名稱：分液漏斗．
（2）裝置A中的反應為2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，反應中的氧化劑是KMnO₄，生成71g Cl₂轉移的電子是2mol．
（3）裝置B中蘸有NaOH溶液的棉花的作用是尾氣處理，防止污染空氣．
（4）打開A、C的裝置a的活塞，一段時間后關閉活塞．待反應完全后，小組同學又繼續(xù)如下實驗．
①甲同學取適量B中溶液于試管中，向其中滴加少量AgNO₃溶液，有白色沉淀生成．甲同學由此認為SO₂和Cl₂發(fā)生了反應，理由是該反應中生成了Cl^-（填離子符號）．
②乙同學認為甲同學的結論不合理，認為A中生成的Cl₂中混有雜質，應該在裝置A、B間增加一個洗氣瓶，然后再按甲同學的方法即可得到正確結論．
乙同學認為Cl₂中混有的雜質是HCl，洗氣瓶中盛有試劑的名稱是飽和食鹽水．
③丙同學則認為甲、乙兩位同學的結論均不合理．丙同學取適量B中溶液于試管中，向其中滴加少量溶液X，有白色沉淀生成，則可得出結論，即SO₂與Cl₂同時通入水中，可以發(fā)生反應．溶液X是a（填選項序號）．
a．BaCl₂溶液    b．Ba （OH）₂溶液    c．Ba （NO₃）₂溶液  d．品紅溶液
SO₂與Cl₂同時通入水中反應的化學方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O═2HCl+H₂SO₄．
（5）硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可替代NaOH溶液吸收氯氣，已知25.0mL 0.1mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液恰好把標準狀況下224mL Cl₂完全轉化為Cl^-時，S₂O₃^2-轉化成d（填選項）．
a．S^2-    b．S    c．SO₃^2-    d．SO₄^2-．

Answer 1

分析 裝置圖分析可知裝置A是制備氯氣的發(fā)生裝置，裝置C是制備二氧化硫的發(fā)生裝置，氯氣和二氧化硫通入裝置B中的水，是否發(fā)生反應，設計實驗教學分析驗證，實質是二氧化硫和氯氣在水中反應生成硫酸和氯化氫，注意氯氣中的雜質氣體分析和除雜．
（1）依據(jù)儀器的構造和用途解答；
（2）元素化合價升高的失電子做還原劑，元素化合價降低的做氧化劑，化學方程式中電子守恒計算生成71g Cl₂轉移的電子物質的量；
（3）氯氣有毒污染空氣，不能排放需要用氫氧化鈉吸收剩余氯氣；
（4）①二氧化硫和氯氣發(fā)生氧化還原反應生成了氯化氫，氯離子遇到銀離子生成白色沉淀；
②制備氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，氯化氫進入B中溶于水也會生成氯離子，需要在AB間增加一個洗氣瓶，用飽和食鹽水除去；
③二氧化硫被氯氣氧化為硫酸，結合磷酸根離子檢驗證明二氧化硫和氯氣發(fā)生了反應；
（5）在氧化還原反應中，化合價降低總數(shù)=化合價升高總數(shù)=轉移電子數(shù)，根據(jù)轉移電子相等確定生成物．

解答 解：（1）圖中儀器a為分液漏斗，用來盛放濃鹽酸，控制滴加液體的速率，
故答案為：分液漏斗；
（2）元素化合價升高的失電子做還原劑，元素化合價降低的做氧化劑，裝置A中的反應為2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，反應中的氧化劑是KMnO₄，生成氯氣5mol×71g/mol=355g，電子轉移10mol，則生成71g Cl₂轉移的電子是2mol，
故答案為：KMnO₄，2；
（3）氯氣有毒污染空氣，不能排放需要用氫氧化鈉吸收剩余氯氣，裝置B中蘸有NaOH溶液的棉花的作用是吸收氯氣尾氣處理，防止污染空氣，
故答案為：尾氣處理，防止污染空氣；
（4）①二氧化硫和氯氣發(fā)生氧化還原反應生成了氯化氫，氯離子遇到銀離子生成白色沉淀，向其中滴加少量AgNO₃溶液，有白色沉淀生成．甲同學由此認為SO₂和Cl₂發(fā)生了反應的依據(jù)是氯氣被還原為氯離子，
故答案為：Cl^-；
②制備氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，氯化氫進入B中溶于水也會生成氯離子，乙同學認為Cl₂中混有的雜質是HCl，需要在AB間增加一個洗氣瓶，用飽和食鹽水除去，
故答案為：HCl；飽和食鹽水；
③二氧化硫被氯氣氧化為硫酸，結合磷酸根離子檢驗證明二氧化硫和氯氣發(fā)生了反應，丙同學取適量B中溶液于試管中，向其中滴加少量溶液X含鋇離子，且不能和二氧化硫發(fā)生反應，選項中
a、氯化鋇溶液可以檢驗硫酸根離子存在，證明二氧化硫和氯氣發(fā)生了反應，故a正確；
b、氫氧化鋇和二氧化硫反應生成亞硫酸鋇沉淀，不能說明二氧化硫和氯氣發(fā)生反應，故b錯誤；
c、硝酸鋇溶液中存在硝酸根離子，二氧化硫在溶液中被氧化為硫酸，也會生成硫酸鋇沉淀，不能說明二氧化硫和氯氣反應，故c錯誤；
d、氯氣和二氧化硫按照1：1通入品紅溶液反應，品紅溶液不褪色，不能說明二氧化硫和氯氣發(fā)生反應，故d錯誤；
SO₂與Cl₂同時通入水中反應的化學方程式是：SO₂+Cl₂+2H₂O═2HCl+H₂SO₄
故答案為：a；SO₂+Cl₂+2H₂O═2HCl+H₂SO₄；
（5）n（Na₂S₂O₃）=0.1mol/L×0.025L=0.0025mol，氯氣的物質的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，二者完全反應時轉移電子相等，設硫代硫酸根離子被氧化后硫元素的化合價為x，
0.01mol×2×（1-0）=0.0025mol×2×（x-2），4=x-2，x=+6，所以硫代硫酸根離子轉化為硫酸根離子，故選d，
故答案為：d．

點評 本題考查了化學實驗探究，物質性質、反應過程分析、離子檢驗和實驗設計是解題關鍵，題目難度中等．