Question

某科研小組用MnO₂和濃鹽酸制備Cl₂時，利用剛吸收過少量SO₂的NaOH溶液對其尾氣進行吸收處理．
（1）請寫出實驗室制取氯氣的離子反應方程式：

 

；實驗時通過

 

（填儀器名稱，下同）向

 

中滴加濃鹽酸．
（2）尾氣吸收的化學反應方程式為

 

．
（3）吸收尾氣一段時間后，吸收液（強堿性）中肯定存在Cl^-、OH^-和SO₄^2-．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）．
提出合理假設：
①假設1：只存在SO₃^2-；
假設2：既不存在SO₃^2-，也不存在ClO^-；
假設3：

 

．
②設計實驗方案，進行實驗．請寫出實驗步驟以及預期現象和結論．限選實驗試劑：
3mol?L^-1H₂SO₄溶液、1mol?L^-1NaOH溶液、0.01mol?L^-1KMnO₄溶液、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-1H2SO4溶液至溶液呈酸性，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）MnO₂和濃鹽酸加熱反應生成氯氣、氯化錳和水；用分液漏斗向圓底燒瓶中加鹽酸；
（2）利用剛吸收過少量SO₂的NaOH溶液吸收含有氯氣的尾氣，根據溶液中的成分分析發生的反應；
（3）①根據反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可假設1：只存在SO₃^2-；假設2：既不存在SO₃^2-，也不存在ClO^-；假設3只存在ClO^-；
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；H₂SO₃具有還原性，選擇具有強氧化性的高錳酸鉀溶液，證明SO₃^2-的存在；因為HClO具有強氧化性，選擇淀粉-KI溶液，證明有ClO^-的存在．

解答：解：（1）MnO₂和濃鹽酸加熱反應生成氯氣、氯化錳和水，其反應的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；用分液漏斗加液體便于控制，反應需要的鹽酸的體積較大，所以在圓底燒瓶中反應；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；分液漏斗；圓底燒瓶；
（2）利用剛吸收過少量SO₂的NaOH溶液吸收含有氯氣的尾氣，少量的SO₂與NaOH溶液反應生成Na₂SO₃，Na₂SO₃被氯氣氧化生成硫酸鈉，其反應方程式為Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH=2NaCl+Na₂SO₄+H₂O；氯氣與氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，其反應方程式為Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
故答案為：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH=2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
（3）①根據反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可提出以下假設：
假設1、只存在SO₃^2-，
假設2、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，
假設3、只存在ClO^-；
故答案為：只存在ClO^-；
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試管中滴加淀粉-KI溶液，若溶液變藍色，證明有ClO^-，否則無；
故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
步驟2：向A試管中加入O．Olmol?L-1 KMnO4溶液，振蕩試管．	（1）若溶液褪色，則假設1成立； （2）若不褪色，則假設2或假設3成立．
步驟3；向B試管中滴加淀粉-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中的結論（2），則假設2成立．

．

點評：本題屬于實驗探究題，要根據實驗原理提出假設，再結合物質的性質加以驗證，側重于考查學生的實驗探究能力和對知識的應用能力，題目難度中等．