Question

某科研小組用MnO₂和濃鹽酸制備Cl₂并以氯氣為原料進行氯氣的性質實驗，裝置如圖：其中各試劑瓶裝的試劑為：B（碘化鉀淀粉溶液）、F（水）、H（紫色石蕊試液）．

（1）Ⅰ中b瓶內加入的液體最好是

飽和食鹽水

，裝置Ⅰ的作用是

貯存多余的Cl₂

；
圖示的Ⅱ或Ⅲ能代替Ⅰ的是

Ⅱ

．
（2）G裝置的硬質玻璃管內盛有炭粉，發生氧化還原反應，其產物為二氧化碳和氯化氫，實驗開始時，先點燃A處酒精燈，打開分液漏斗旋塞和Ⅰ處活塞，讓氯氣充滿整個裝置，再點燃G處酒精燈，回答下列問題：
①B裝置中的現象是

溶液呈藍色

．
②怎樣證明氯氣已充滿了整個裝置？

當整個裝置內充滿黃綠色氣體時，說明氯氣已充滿整個裝置溶液由淺綠

．
③G中反應的化學方程式：

C+2H₂O+2Cl₂

△   .

CO₂+4HCl

．H裝置中的現象是

紫色石蕊試液的顏色由紫色變為紅色，再變為無色

．
（3）某同學利用剛吸收過少量SO₂的NaOH溶液對其尾氣進行吸收處理．吸收尾氣一段時間后，吸收液（強堿性）中肯定存在Cl^-、OH^-和SO

2-

．請設計實驗，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子（不考慮空氣中CO₂的影響）．
①提出合理假設
假設1：只存在SO

2- 3

；
假設2：既不存在SO

2- 3

，也不存在ClO^-；
假設3：

只存在ClO^-

②設計實驗方案，進行實驗．請在答題卡上寫出實驗步驟以及預期現象和結論．限選實驗試劑：3mol/L H₂SO₄、1mol/L NaOH、0.01mol/L KMnO₄、淀粉KI溶液、紫色石蕊試液．

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3mol/L H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中	-----
步驟2：
步驟3：

Answer 1

分析：（1）飽和氯化鈉溶液中可以吸收氯化氫氣體，氯氣的溶解度減小，裝置Ⅰ是儲氣裝置；裝置Ⅱ可以代替Ⅰ起到儲氣裝置，裝置Ⅲ不能實現儲氣裝置，Ⅱ與Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，不能氣體流通；
（2）①B中是碘化鉀淀粉溶液，氯氣會氧化碘離子為單質碘；
②氯氣是黃綠色氣體；
③依據通入的氣體有氯氣、玻璃管中是碳，利用C中提供的水蒸氣反應生成氯化氫和二氧化碳；多余的氯氣和是反應生成鹽酸使石蕊試液變紅，生成的次氯酸具有漂白性會使溶液褪色；
（3）①根據反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可假設1、溶液中可能存在只存在SO₃²，2、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，3、只有ClO^-存在；
②根據所限制實驗試劑和SO₃^2-、ClO^-的性質，先加入硫酸至酸性，若存在SO₃^2-、ClO^-，分別生成了H₂SO₃和HClO；因為HClO具有酸性和漂白性，選擇紫色石蕊試液，證明有ClO^-的存在；H₂SO₃具有還原性，選擇具有強氧化性高錳酸鉀溶液，證明SO₃^2-的存在．

解答：解：（1）利用飽和食鹽水吸收氯氣中的氯化氫，Ⅰ中b瓶內加入的液體最好是飽和食鹽水；Ⅱ與Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，不能氣體流通，因c瓶口密封，體積不能改變，增大壓強會有危險；
故答案為：飽和食鹽水、貯存多余的Cl₂、Ⅱ；
（2）①B中是碘化鉀淀粉溶液，氯氣會氧化碘離子為單質碘；單質碘遇淀粉變藍；
故答案為：溶液變藍；
②氯氣是黃綠色，當充滿黃綠色氣體時證明收集滿；
故答案為：觀察當整個裝置內充滿黃綠色氣體時，說明氯氣已充滿整個裝置；
③硬質玻璃管內盛有碳粉，發生氧化還原反應，一種產物能使E處紫色石蕊試液變紅，另一產物能使澄清石灰水變渾濁，說明生成氯化氫和二氧化碳，證明C是提供水蒸氣的主要，碳、氯氣和水蒸氣反應生成氯化氫和二氧化碳，反應的化學方程式為：C+2H₂O+2Cl₂

△   .

CO₂↑+4HCl↑，在H處，紫色石蕊試液的顏色由紫色變為紅色，再變為無色，是因為氯氣和水反應生成氯化氫和次氯酸，鹽酸使石蕊變紅色，次氯酸具有漂白作用使紅色褪去，
故答案為：C+2H₂O+2Cl₂

△   .

CO₂↑+4HCl↑；紫色石蕊試液的顏色由紫色變為紅色，再變為無色；
（3）①根據反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可提出以下假設：
假設1、溶液中可能存在只存在SO₃²，
假設2、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，
假設3、只有ClO^-存在；
故答案為：只有ClO^-存在；
②因為吸收液呈堿性，先取少量吸收液于試管中，滴加3moL-L^-1 H₂SO₄至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中先加入硫酸的試管，若存在SO₃^2-、ClO^-，分別生成了H₂SO₃和HClO；在A試管中滴加0.01mol?L^-1KMnO₄溶液，若紫紅色褪去，證明有SO₃^2-，否則無．在B試管中滴加紫色石蕊試液，若先變紅后褪色，證明有ClO^-，否則無；

實驗步驟	預期現象和結論
步驟2：向A試管中滴加1～2滴0.01 mol/L KMnO4溶液	（1）若溶液褪色，則假設1成立； （2）若溶液不褪色，則假設2或3成立
步驟3：向B試管中滴加1～2滴淀粉-KI溶液	（1）若溶液變藍色則假設3成立；（2）若溶液不變藍色，結合步驟2中的（2），則假設2成立

故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
步驟2：向A試管中滴加1～2滴0.01 mol/L KMnO4溶液	（1）若溶液褪色，則假設1成立； （2）若溶液不褪色，則假設2或3成立
步驟3：向B試管中滴加1～2滴淀粉-KI溶液	（1）若溶液變藍色則假設3成立；（2）若溶液不變藍色，結合步驟2中的（2），則假設2成立

點評：本題考查了氯氣實驗室制備，氯氣性質驗證和除雜方法，反應產物判斷，物質組成的分析判斷和離子檢驗實驗的設計方案，題目難度中等