Question

3．為了探究Cl₂、SO₂同時(shí)通入H₂O中發(fā)生的反應(yīng)，某校化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）氣體發(fā)生裝置A產(chǎn)生的氣體是SO₂．
（2）為驗(yàn)證通入D裝置中的氣體是Cl₂過(guò)量還是SO₂過(guò)量，某小組同學(xué)準(zhǔn)備了以下試劑：
①氯化鐵溶液；②氯化亞鐵溶液；③硫氰化鉀溶液；
④苯酚溶液；⑤品紅溶液；⑥酸性高錳酸鉀溶液．
Ⅰ．若Cl₂過(guò)量：取適量D中溶液滴加至盛有②（填序號(hào)）試劑的試管內(nèi)，再加入③或④（填序號(hào)）試劑，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液呈血紅色或紫色．
Ⅱ．若SO₂過(guò)量：取適量D中溶液滴加至盛有⑤或⑥（填序號(hào)）試劑的試管內(nèi)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紅色褪去為無(wú)色，加熱后又變?yōu)榧t色或溶液變成無(wú)色．
（3）另一小組設(shè)計(jì)如圖2所示的裝置圖（圖中夾持和加熱裝置略去），分別研究SO₂和Cl₂的性質(zhì)．
①若從左端分別通入SO₂和Cl₂，裝置A中觀察到的現(xiàn)象是否相同？相同（填“相同”或“不相同”）．若裝置D裝的是鐵粉，通入Cl₂與鐵粉充分反應(yīng)時(shí)現(xiàn)象為產(chǎn)生棕色的煙．
②若裝置B中裝有5.0mL 1.0mol/L的碘水，當(dāng)通入足量Cl₂完全反應(yīng)后，共轉(zhuǎn)移了5.0×10^-2mol電子，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl．
（4）若由元素S和O組成-2價(jià)的酸根離子X(jué)，X中S和O的質(zhì)量比為4：3，當(dāng)Cl₂與含X的溶液完全反應(yīng)后，有淺黃色沉淀產(chǎn)生，取上層清液加入氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生．寫(xiě)出Cl₂與含X的溶液反應(yīng)的離子方程式：S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）由裝置圖可知，A裝置產(chǎn)生的氣體為二氧化硫；
（2）Ⅰ、氯氣過(guò)量可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氯氣的氧化性，結(jié)合亞鐵離子被氧化為鐵離子后，加入硫氰酸鉀溶液會(huì)變紅色證明；
Ⅱ、二氧化硫過(guò)量可以依據(jù)二氧化硫具有漂白性或還原性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和選擇試劑驗(yàn)證；
（3）①二氧化硫具有漂白性，氯氣與水反應(yīng)生成HClO，HClO具有漂白性；氯氣與鐵粉反應(yīng)生成棕色煙氯化鐵；
②通入足量的氯氣，碘完全反應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目計(jì)算I元素在氧化產(chǎn)物中的化合價(jià)，確定產(chǎn)物，據(jù)此書(shū)寫(xiě)；（4）由元素S和O組成-2價(jià)酸根離子X(jué)，X中S和O的質(zhì)量比4：3，則N（S）：N（O）=$\frac{4}{32}$：$\frac{3}{16}$=2：3，則X為S₂O₃^2-，含S₂O₃^2-的溶液與氯氣反應(yīng)，有淡黃色沉淀生成，該淡黃色沉淀為S，上層清液加入氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，且沉淀加鹽酸不溶解，說(shuō)明生成SO₄^2-，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，氯氣被還原為氯離子，據(jù)此書(shū)寫(xiě)．

解答 解：（1）由裝置圖可知，B裝置氣體生成后通入飽和食鹽水中，說(shuō)明是氯氣的發(fā)生裝置，通過(guò)食鹽水除去氣體中的氯化氫氣體，所以A裝置產(chǎn)生的氣體為二氧化硫，二氧化硫是易溶于水的氣體，通過(guò)F通入水防止倒吸；
故答案為：SO₂；
（2）Ⅰ、為驗(yàn)證通入D裝置中的氣體是Cl₂還是SO₂過(guò)量，若Cl₂過(guò)量，取適量D中溶液滴加至盛有氯化亞鐵溶液，試劑的試管內(nèi)，再加入硫氰化鉀溶液會(huì)變血紅色，或加入苯酚溶液變紫色，證明氯氣氧化亞鐵離子；
故答案為：②；③或④；溶液呈血紅色或紫色；
Ⅱ、若SO₂過(guò)量，取適量D中溶液滴加至盛有品紅溶液的試管中或酸性高錳酸鉀溶液，試管中現(xiàn)象為紅色褪去，加熱又恢復(fù)紅色或溶液變成無(wú)色；
故答案為：⑤或⑥；紅色褪去為無(wú)色，加熱后又變?yōu)榧t色或溶液變成無(wú)色；
（3）①二氧化硫具有漂白性，氯氣與水反應(yīng)生成HClO，HClO具有漂白性，故通入二氧化硫與通入氯氣，裝置A中的品紅溶液都褪色；氯氣與鐵粉反應(yīng)生成棕色煙氯化鐵；
故答案為：相同；產(chǎn)生棕色的煙；
②裝置B中裝有5.0mL 1.0mol•L^-1的碘水，當(dāng)通入足量Cl₂完全反應(yīng)后，共轉(zhuǎn)移了5.0×10^-2mol電子，故I元素在氧化產(chǎn)物中的化合價(jià)為$\frac{5.0×1{0}^{-2}mol}{0.005L×1mol/L}$=5，故氧化產(chǎn)物為HIO₃，氯氣被還原為HCl，反應(yīng)方程式為：5Cl₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃；
故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl；
（4）由元素S和O組成-2價(jià)酸根離子X(jué)，X中S和O的質(zhì)量比4：3，則N（S）：N（O）=$\frac{4}{32}$：$\frac{3}{16}$=2：3，則X為S₂O₃^2-，含S₂O₃^2-的溶液與氯氣反應(yīng)，有淡黃色沉淀生成，該淡黃色沉淀為S，上層清液加入氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，且沉淀加鹽酸不溶解，說(shuō)明生成SO₄^2-，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，氯氣被還原為氯離子，反應(yīng)離子方程式為：H₂O+S₂O₃^2-+Cl₂=S↓+SO₄^2-+2Cl^-+2H⁺；
故答案為：S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氯氣的制備、對(duì)裝置的理解與分析、氧化還原反應(yīng)、氯氣與二氧化硫的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，難度中等，（1）中④注意根據(jù)電子注意判斷I元素在氧化產(chǎn)物中的化合價(jià)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．