Question

6．氯气是一种重要的化工原料，在生产和生活中的应用十分广泛．某化学兴趣小组在实验室中对Cl₂与FeCl₂和KSCN混合溶液的反应进行了探究．回答下列问题：
（1）氯气的制备

①氯气的发生装置可以选择图1中的B，反应的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
②欲收集一瓶干燥纯净的氯气，选择上图中的装置，其连接顺序为aihdefgj（按气流方向，用小写字母表示）．
（2）Cl₂与FeCl₂和KSCN混合溶液的反应，随着Cl₂不断通入，A装置中溶液先变红，后由红色变为黄色．
装置B中发生反应的离子方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（3）实验探究
为了探究图2A装置中溶液由红色变为黄色的原因，该小组进行了如下实验：
实验一：取A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成．
实验二：取A中黄色溶液于试管中，加入过量的KSCN溶液，最终得到红色溶液．
该兴趣小组根据实验现象，猜想是SCN^-可能被Cl₂氧化了，他们又进行了如下研究．
查阅资料显示：SCN^-的电子式为．
①该兴趣小组认为SCN^-中碳元素没有被氧化，理由是SCN^-中的碳元素是最高价态+4价．
②取A中黄色溶液于试管中，加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，由此证明SCN^-中被氧化的元素是硫元素（填元素名称）．
③通过实验证明了SCN^-中氮元素转化为NO₃^-，他们的实验方案是取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成．
④根据以上实验探究结论写出SCN^-与Cl₂反应的离子方程式为SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺．

Answer 1

分析 （1）①氯气的发生装置可以依据原料的状态和反应条件选择，一般实验室中利用浓盐酸和二氧化锰加热反应生成；
②欲收集一瓶干燥纯净的氯气，制备出的氯气含氯化氢和水蒸气，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气；
（2）氯气通入氢氧化钠溶液发生反应生成氯化钠、次氯酸钠和水；
（3）①根据SCN^-的电子式为可知，SCN^-中碳显+4价，硫显-2价，氮显-3价，碳已经是最高正价了，不能再被氧化了，据此答题；
②加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明白色沉淀为硫酸钡，即溶液中有硫酸根离子，其中硫显+6价，而原来SCN^-中硫显-2价，所以被氧化的元素为硫元素，据此答题；
③利用硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性，遇到铜被还原，生成一氧化氮，在空气中被　氧化成红棕色的二氧化氮气体，可以检验硝酸根离子的存在，据此答题；
④SCN^-与Cl₂反应生成硫酸根和硝酸根还有二氧化碳，结合电子守恒、原子守恒和电荷守恒写出离子方程式；

解答 解：（1）①实验室中利用浓盐酸和二氧化锰加热反应生成氯气，固体和液体加热制备气体选择装置B，反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：B；MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
 ②利用浓盐酸和二氧化锰制备氯气，欲收集一瓶干燥纯净的氯气，制备出的氯气含氯化氢和水蒸气，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，选择上图中的装置，其连接顺序为：a i h d e f g j，
故答案为：a i h d e f g j；
（2）氯气通入氢氧化钠溶液发生反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（3）①根据SCN^-的电子式为可知，SCN^-中碳显+4价，硫显-2价，氮显-3价，碳已经是最高正价了，不能再被氧化了，
故答案为：SCN^-中的碳元素是最高价态+4价；
②加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明白色沉淀为硫酸钡，即溶液中有硫酸根离子，其中硫显+6价，而原来SCN^-中硫显-2价，所以被氧化的元素为硫元素，故答案为：硫元素；
③利用硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性，遇到铜被还原，生成一氧化氮，在空气中被　氧化成红棕色的二氧化氮气体，可以检验硝酸根离子的存在，据此可知实验方案为：取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成，
故答案为：取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成；
④SCN^-与Cl₂反应生成硫酸根和硝酸根还有二氧化碳，所以它们反应的化学方程式为SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺，
故答案为：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺．

点评 本题是实验方案的综合题，综合性较强，其中涉及到了离子的检验、氧化还原的离子方程式的书写、实验步骤的设计、化学计算等知识点，解题的关键是要掌握元素化合物的基础知识及实验基本操作要求．