Question

硫酸、鹽酸和硝酸并稱為工業上的“三大酸”，實驗室中也常用三大酸制取某些氣體，制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示（省略加熱裝置、夾持和凈化裝置）。僅用此裝置和表中提供的部分物質完成相關實驗。

序號	a中的物質	b中的物質	c中收集的氣體	d中的物質
甲	濃硫酸	Na2SO3	①	②
乙	濃硝酸	Cu	③	NaOH
丙	濃鹽酸	MnO2	Cl2	NaOH溶液

按要求回答下列問題：
（1）表格中①②③三種物質分別是__________、__________、________（填化學式）。
（2）實驗乙中生成氣體③的離子反應方程式為________________________；某同學認為將濃硝酸改為稀硝酸，即可以利用本套裝置制取NO氣體，該同學的設計________（填“正確”或“不正確”）。
（3）已知實驗丙中生成氯氣的化學方程式為4HCl（濃）+MnO₂ MnCl₂+ Cl₂↑+2H₂O，在該反應中每生成22.4L（標準狀況下）氯氣，被氧化HCl的物質的量為__________，轉移電子的物質的量為________；d裝置中發生反應的離子方程式為_________________。實驗室還可以用高錳酸鉀和濃鹽酸反應制取氯氣，完成并配平該反應的離子方程式：
____ MnO₄^－+ ____ H⁺ + ____ Cl^－ ____ Mn²⁺ + ____ Cl₂↑+ ____  _________

Answer 1

（1）SO₂；NaOH；NO₂ （2）Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑；不正確
（3）2.0mol；2.0mol；Cl₂＋2OH^－＝Cl^－＋ClO^－＋H₂O；2、16、10、2、5、8H₂O

試題分析：（1）濃硫酸與亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉、SO₂和水，因此c中收集到的氣體是SO₂。SO₂有毒屬于大氣污染物，需要尾氣處理，則d中盛放的溶液是氫氧化鈉，用來吸收SO₂，防止污染空氣。濃硝酸與銅反應生成硝酸銅、NO₂和水，則c中收集的氣體是NO₂。
（2）濃硝酸與銅反應的離子方程式為Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑；由于裝置含有空氣，能把生成的NO氧化轉化為NO₂，得不到NO，所以是不正確的。
（3）標準狀況下22.4L氯氣的物質的量＝22.4L÷22.4L/mol＝1.0mol，則根據氯原子守恒可知，被氧化的氯化氫的物質的量是1.0mol×2＝2.0mol；反應中氯元素的化合價從－1價升高到0價，失去1個電子，所以生成1.0mol氯氣轉移電子的物質的量是2.0mol。氯氣有毒需要尾氣處理，與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為Cl₂＋2OH^－＝Cl^－＋ClO^－＋H₂O；根據方程式可知，反應中Mn元素的化合價從＋7價降低到＋2價，得到5個電子。氯元素的化合價從－1價升高到0價，失去1個電子，所以根據電子得失守恒可知氧化劑MnO₄^－與還原劑Cl^－的物質的量之比是1:5。根據原子守恒可知，反應中還有水生成，所以反應的離子方程式為2MnO₄^－+ 16 H⁺ + 10 Cl^－＝2Mn²⁺ + 5Cl₂↑+8H₂O。