Question

15．某化學(xué)實驗小組設(shè)計了如圖裝置證明和比較SO₂和氯水的漂白性，其中B、D中為品紅溶液，C中為NaOH溶液．

（1）該化學(xué)興趣小組同學(xué)為制取Cl₂和SO₂氣體，現(xiàn)采用Na₂SO₃與70%的濃硫酸為原料制取SO₂，采用MnO₂和濃鹽酸（12mol/L）為原料制取Cl₂．請寫出制取Cl₂的離子方程式：
MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（2）反應(yīng)開始后，發(fā)現(xiàn)B、D兩個裝置中的品紅溶液都褪色，停止通氣后，取B、D溶液于試管中分別加熱，兩個試管中的現(xiàn)象分別為：B溶液恢復(fù)紅色  D溶液仍無色．解釋B中對應(yīng)現(xiàn)象的原因二氧化硫與品紅生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，加熱時無色物質(zhì)分解又生紅色的品紅．
（3）裝置C的作用是吸收多余的SO₂和Cl₂，防止污染環(huán)境
（4）該實驗小組的甲、乙兩位同學(xué)利用上述兩發(fā)生裝置按下圖裝置繼續(xù)進行實驗：

通氣一段時間后，甲同學(xué)實驗過程中品紅溶液幾乎不褪色，而乙同學(xué)的實驗現(xiàn)象是品紅溶液隨時間的推移變得越來越淺．試根據(jù)該實驗裝置和兩名同學(xué)的實驗結(jié)果回答問題．
①兩同學(xué)在氣體進入品紅溶液之前，先將氣體通過F裝置，F(xiàn)中可盛裝濃硫酸．其目的是使SO₂和Cl₂混合均勻并且通過觀察氣泡控制氣體的流速．
②試分析甲同學(xué)實驗過程中，品紅溶液不褪色的原因是：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．（用離子方程式說明）
③你認為乙同學(xué)是怎樣做到讓品紅溶液變得越來越淺的？控制兩種氣體通入的量，使其物質(zhì)的量不相等（或使其比例不等于1：1）．

Answer 1

分析 要證明和比較SO₂和氯水的漂白性，需制取二氧化硫和氯氣，制二氧化硫用硫酸與亞硫酸鈉，不用加熱，制氯氣用二氧化錳和濃鹽酸并加熱，則A裝置制二氧化硫，E裝置制氯氣．
（1）實驗室用二氧化錳與濃鹽酸加熱反應(yīng)制備氯氣；
（2）根據(jù)二氧化硫的漂白性是可逆的，而氯水的漂白性是不可逆的進行解答；
（3）二氧化硫和氯氣都是有毒氣體需要進行尾氣處理，以免污染空氣；
（4）①F中可盛裝濃硫酸，其目的是使SO₂和Cl₂混合均勻并且通過觀察氣泡控制氣體的流速；
②氯氣和二氧化硫在水溶液中恰好發(fā)生氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成沒有漂白性的鹽酸和硫酸，所以品紅溶液幾乎不褪色；
③當(dāng)通入的二氧化硫或者氯氣一方有剩余時，又會使品紅溶液褪色．

解答 解：（1）采用MnO₂和濃鹽酸（12mol/L）為原料制取Cl₂．制取Cl₂的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）SO₂使品紅褪色，生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，可以看作是一個化合反應(yīng)，該生成的無色物質(zhì)不很穩(wěn)定，受熱又能分解放出SO₂，而恢復(fù)原來的紅色，氯氣使品紅褪色是氧化性漂白，不可還原，無法恢復(fù)，
故答案為：溶液恢復(fù)紅色；溶液仍無色；二氧化硫與品紅生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，加熱時無色物質(zhì)分解又生紅色的品紅；
（3）氯氣和二氧化硫都有毒，不能直接排放到空氣中，所以用氫氧化鈉吸收過量的二氧化硫和氯氣，防止污染空氣，
故答案為：吸收多余的SO₂和Cl₂，防止污染環(huán)境；
（4）①F中可盛裝濃硫酸，其目的是使SO₂和Cl₂混合均勻并且通過觀察氣泡控制氣體的流速；
故答案為：通過觀察氣泡控制氣體的流速；
②氯氣和二氧化硫在水溶液中恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，生成的硫酸和鹽酸不具有漂白性，所以品紅溶液不褪色，
故答案為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
③當(dāng)通入的二氧化硫或者氯氣中一種氣體過量，過量的氯氣或者二氧化硫氣體能夠使品紅褪色，
故答案為：控制兩種氣體通入的量，使其物質(zhì)的量不相等（或使其比例不等于1：1）．

點評 本題主要考查了二氧化硫的制備以及其相關(guān)性質(zhì)的綜合實驗，解題過程中，應(yīng)圍繞課本基本知識，如“二氧化硫使品紅溶液褪色”、“二氧化硫與氯氣反應(yīng)生成氯化氫和硫酸”等基礎(chǔ)知識，同時，對于實驗的設(shè)計，尤其是多因素影響的實驗，應(yīng)考慮“控制變量法”，題目難度中等．