Question

9．某科研小组用MnO₂和浓盐酸制备Cl₂时，利用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理．
（1）SO₂与过量NaOH溶液反应后的产物化学式Na₂SO₃．
（2）吸收尾气过程中，发生了很复杂的反应，其中Cl₂只作氧化剂的氧化还原反应的离子方程式为Cl₂+SO₃^2-+2OH^-═2Cl^-+SO₄^2-+H₂O．
（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl^-、OH^-和SO₄^2-．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO₂的影响）．
①提出合理假设．
假设1：只存在SO₃^2-；
假设2：既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-；
假设3：只有ClO^-．
②设计实验方案，进行实验．请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论．限选实验试剂：3moL•L^-1H₂SO₄、1moL•L^-1NaOH、0.01mol•L^-1KMnO₄、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3moL•L-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中．
步骤2：
步骤3：

Answer 1

分析 （1）氢氧化钠过量，二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；
（2）利用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理，其中Cl₂只作氧化剂的氧化还原反应生成硫酸钠、氯化钠和水；
（3）①根据反应原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可假设1、溶液中可能存在只存在SO₃^2-，2、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，3、SO₃^2-、ClO^-都存在；
②根据所限制实验试剂和SO₃^2-、ClO^-的性质，先加入硫酸至酸性，若存在SO₃^2-、ClO^-，分别生成了H₂SO₃和HClO；因为HClO具有酸性和漂白性，选择紫色石蕊试液，证明有ClO^-的存在；
H₂SO₃具有还原性，选择具有强氧化性高锰酸钾溶液，证明SO₃^2-的存在．

解答 解：（1）SO₂与过量NaOH溶液反应，因NaOH过量，故生成的是正盐，化学方程式为：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
故答案为：Na₂SO₃；
（2）利用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理，其中Cl₂只作氧化剂的氧化还原反应的离子方程式为：Cl₂+SO₃^2-+2OH^-═2Cl^-+SO₄^2-+H₂O，
故答案为：Cl₂+SO₃^2-+2OH^-═2Cl^-+SO₄^2-+H₂O；
（3）①根据反应原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可提出以下假设：
假设1、溶液中可能存在只存在SO₃²，
假设2、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，
假设3、SO₃^2-和ClO^-不能共存，所以另一种假设判断为只有ClO^-；
故答案为：只有ClO^-；
②因为吸收液呈碱性，先取少量吸收液于试管中，滴加3moL-L^-1 H₂SO₄至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中先加入硫酸的试管，若存在SO₃^2-、ClO^-，分别生成了H₂SO₃和HClO；
在A试管中滴加紫色石蕊试液，若先变红后褪色，证明有ClO^-，否则无；
在B试管中滴加0.01mol•L^-1KMnO₄溶液，若紫红色褪去，证明有SO₃^2-，否则无．
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤2：在A试管中滴加紫色石蕊试液	若先变红后褪色，证明有ClO-，否则无
步骤3：在B试管中滴加0.01mol•L-1KMnO4溶液	若紫红色褪去，证明有SO32-，否则无

点评 本题属于实验探究题，要根据实验原理提出假设，再利用物质的性质加以验证，如利用次氯酸的酸性和漂白性验证是否含有次氯酸根离子，利用亚硫酸的还原性验证是否含有亚硫酸根离子，题目难度中等．