Question

Cl₂和SO₂是中学化学中常见的气体．
（1）某活动小组设计如图所示的装置图（图中夹持和加热装置略去），分别研究SO₂和Cl₂的性质．

①从左端通入SO₂时和通入Cl₂时，装置A中观察到的现象是否相同______？（填“相同”或“不同”之一）．
②装置E中盛放的物质可以为______；若装置D装的是铁粉，通入Cl2与铁粉充分反应时现象为______．
③若装置B中装有10.0mL 1.0mol?L^-1的碘水，当通入足量Cl²完全反应后，共转移了0.1mol电子．该反应的化学方程式为______．
④若由元素S和O组成-2价酸根离子X，X中S和O的质量比4：3，当Cl₂与含X的溶液完全反应后，有浅黄色沉淀产生，取上层清液加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生，且沉淀加盐酸不溶解．写出Cl₂与含X的溶液反应的离子方程式____________（离子方程式不必配平）．
（2）为了探究Cl₂、SO₂同时通入H₂O中发生的反应，某兴趣小组同学设计了如下图所示的实验装置．
①气体发生装置A产生的气体是______；若Cl₂和SO₂在装置D中恰好完全反应，写出反应的离子方程式______．
②实验室制备SO₂和Cl₂通常采用下列反应：
Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）　　　Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
MnO₂+4HCl（浓）　　 MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
据此，下列所给仪器装置中能够制备并收集干燥、纯净Cl₂的装置为______（填下列各项序号）．
③设计实验验证通入D装置中的气体是Cl₂过量还是SO₂过量．（简要说明实验步骤、现象和结论）______．仪器自选；可供选择试剂：①氯化铁溶液　②氯化亚铁溶液　③硫氰化钾溶液　④品红溶液　⑤酸性高锰酸钾溶液．

Answer 1

解：（1）①二氧化硫具有漂白性，氯气与水反应生成HClO，HClO具有漂白性，故通入二氧化硫与通入氯气，装置A中的品红溶液都褪色，故答案为：相同；
②由装置可知，E的作用是吸收尾气，防止污染空气，可以用NaOH溶液吸收；氯气与铁反应产生棕红色的烟，故答案为：NaOH溶液；产生棕红色的烟；
③装置B中装有10.0mL 1.0mol?L^-1的碘水，当通入足量Cl₂完全反应后，共转移了0.1mol电子，故I元素在氧化产物中的化合价为=5，故氧化产物为HIO₃，氯气被还原为HCl，反应方程式为：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃，故答案为：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃；
④由元素S和O组成-2价酸根离子X，X中S和O的质量比4：3，则N（S）：N（O）=：=2：3，则X为S₂O₃^2-，含S₂O₃^2-的溶液与氯气反应，有淡黄色沉淀生成，该淡黄色沉淀为S，上层清液加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生，且沉淀加盐酸不溶解，说明生成SO₄^2-，根据氧化还原反应，氯气被还原为氯离子，反应离子方程式为：H₂O+S₂O₃^2-+Cl₂=S↓+SO₄^2-+Cl^-+H⁺，故答案为：H₂O+S₂O₃^2-+Cl₂=S↓+SO₄^2-+Cl^-+H⁺；
（2）①由装置图可知，A装置产生的气体为二氧化硫；氯气与二氧化硫在溶液中反应生成盐酸与硫酸，反应离子方程式为：SO₂ SO₂+Cl₂+2H₂O=SO^2-₄+2Cl^-+4H⁺，
故答案为：SO₂；SO₂ SO₂+Cl₂+2H₂O=SO^2-₄+2Cl^-+4H⁺；
②制备氯气需要加热，生成的氯气中含有HCl、水蒸气，先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸干燥，利用向上排空气法生成，用氢氧化钠溶液吸收尾气，防止污染空气，故选择d装置，故答案为：d；
③取适量D中溶液滴加至盛有品红溶液试剂的试管内，红色褪成无色，加热后又变为红色，说明二氧化硫过量，若加热不挥发红色，说明氯气过量，
故答案为：取适量D中溶液滴加至盛有品红溶液试剂的试管内，红色褪成无色，加热后又变为红色，说明二氧化硫过量，若加热不挥发红色，说明氯气过量．
分析：（1）①二氧化硫具有漂白性，氯气与水反应生成HClO，HClO具有漂白性；
②由装置可知，E的作用是吸收尾气，防止污染空气，可以用碱液吸收；
氯气与铁反应产生棕红色的烟；
③通入足量的氯气，碘完全反应，根据转移电子数目计算I元素在氧化产物中的化合价，确定产物，据此书写；
④由元素S和O组成-2价酸根离子X，X中S和O的质量比4：3，则N（S）：N（O）=：=2：3，则X为S₂O₃^2-，含S₂O₃^2-的溶液与氯气反应，有淡黄色沉淀生成，该淡黄色沉淀为S，上层清液加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生，且沉淀加盐酸不溶解，说明生成SO₄^2-，根据氧化还原反应，氯气被还原为氯离子，据此书写；
（2）①由装置图可知，A装置产生的气体为二氧化硫；
氯气与二氧化硫在溶液中反应生成盐酸与硫酸；
②制备氯气需要加热，生成的氯气中含有HCl、水蒸气，先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸干燥，利用向上排空气法生成，用氢氧化钠溶液吸收尾气，防止污染空气；
③利用氯水与二氧化硫的漂白性进行设计，取适量D中溶液加热品红溶液中，再加热，根据颜色变化进行判断．
点评：本题考查氯气的制备、对装置的理解与分析、氧化还原反应、氯气与二氧化硫的性质、实验方案设计等，难度中等，（1）中④注意根据电子注意判断I元素在氧化产物中的化合价，是对学生综合能力的考查．