Question

10．某学习小组依据SO₂具有还原性，推测SO₂能被Cl₂氧化生成SO₂Cl₂．查阅资料：SO₂Cl₂在常温下为无色液体，极易水解，遇潮湿空气会产生白雾．
Ⅰ．化合物SO₂Cl₂中S元素的化合价是+6价．
Ⅱ．实验室制备氯气的离子方程式是MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
Ⅲ．在收集氯气前，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶．
Ⅳ．用如图所示装置收集满Cl₂，再通入SO₂，集气瓶中立即产生无色液体，充分反应后，集气瓶中仍有黄绿色气体，将液体和剩余气体分离，进行如下研究．
（1）研究反应的产物．向所得液体中加水，出现白雾，振荡、静置得到无色溶液．经检验该溶液中的阴离子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-，证明无色液体是SO₂Cl₂．
①写出SO₂Cl₂与H₂O反应的化学方程式：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
②检验该溶液中Cl^-的方法是取少量该溶液于试管中，加入过量Ba（NO₃）₂溶液，过滤，向滤液中滴加
HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则说明溶液中有Cl^-．
（2）继续研究反应进行的程度．用NaOH溶液吸收分离出的气体，用稀盐酸酸化后，再滴加BaCl₂溶液，产生白色沉淀．
①该白色沉淀的成分是BaSO₄．
②写出SO₂与Cl₂反应的化学方程式SO₂+Cl₂=SO₂Cl₂并阐述理由因为白色沉淀是BaSO₄，所以反应后的混合气体中必然存在SO₂和Cl₂两种气体．因此SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反应为可逆反应．

Answer 1

分析 I．根据在化合物中，元素化合价的代数和为零进行解答；
Ⅱ．二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气、氯化锰和水；
Ⅲ．浓硫酸具有吸水性，可以干燥氯气；
Ⅳ．（1）①SO₂Cl₂与H₂O反应生成硫酸和氯化氢；
②氯离子与银离子反应生成不溶液硝酸的氯化银沉淀，注意应先加入硝酸钡溶液，先排除硫酸根离子的干扰；
（2）①盐酸酸化的溶液中不含亚硫酸根离子等，和BaCl₂溶液中Ba²⁺反应的离子只有SO₄^2-；
②白色沉淀是BaSO₄，说明反应后的混合气体中含有SO₂、Cl₂，同时容器中还有SO₂Cl₂，则该反应是可逆反应．

解答 解：I．SO₂Cl₂中，氧为-2价，氯为-1价，根据在化合物中，元素化合价的代数和为零可知硫元素化合价为+6价，故答案为：+6价；
II．二氧化锰和浓盐酸反应的方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
Ⅲ．要收集干燥的氯气应除去氯气中的水蒸气，选用浓硫酸可以干燥氯气，故答案为：浓硫酸；
Ⅳ．（1）①SO₂Cl₂与水反应的方程式：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，故答案为：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
②要检验溶液中的氯离子应排除硫酸根离子的干扰，所以：取少量该溶液于试管中，加入过量Ba（NO₃）₂溶液，过滤，向滤液中滴加HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则说明溶液中有Cl^-；
故答案为：取少量该溶液于试管中，加入过量Ba（NO₃）₂溶液，过滤，向滤液中滴加HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则说明溶液中有Cl^-；
（2）①盐酸酸化的溶液中不含亚硫酸根离子等，和BaCl₂溶液中Ba²⁺反应的离子只有SO₄^2-，所以生成的白色沉淀是BaSO₄，故答案为：BaSO₄；
②白色沉淀是BaSO₄，说明反应后的混合气体中含有SO₂、Cl₂，同时容器中还有SO₂Cl₂，同一容器中含有反应物和生成物，所以该反应是可逆反应，反应方程式为SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂，
故答案为：SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂；因为白色沉淀是BaSO₄，所以反应后的混合气体中必然存在SO₂和Cl₂两种气体．因此SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反应为可逆反应．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，题目难度中等，明确物质的性质是解题关键，注意离子检验的方法．