Question

5．某实验小组欲探究SO₂和Cl₂能否发生反应，设计如图所示的实验装置进行实验．

（1）装置A中的反应为2KMnO₄+16HCl（浓）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，反应中的氧化剂是KMnO₄，生成71g Cl₂转移的电子是2mol．装置C中生成SO₂，反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）装置B中蘸有NaOH溶液的棉花的作用是尾气处理，防止污染空气．
（3）打开A、C中分液漏斗的活塞，一段时间后关闭活塞．待反应完全后，小组同学又继续如下实验．
①甲同学取适量B中溶液于试管中，向其中滴加少量AgNO₃溶液，有白色沉淀生成．甲同学由此认为SO₂和Cl₂发生了反应，理由是该反应中生成了Cl^-（填离子符号）．
②乙同学认为甲同学的结论不合理，认为A中生成的Cl₂中混有杂质，应该在装置A、B间增加一个洗气瓶，然后再按甲同学的方法即可得到正确结论．
乙同学认为Cl₂中混有的杂质是HCl，洗气瓶中盛有试剂的名称是饱和食盐水．
③丙同学则认为甲、乙两位同学的结论均不合理．丙同学取适量B中溶液于试管中，向其中滴加少量溶液X，有白色沉淀生成，则可得出结论，即SO₂与Cl₂同时通入水中，可以发生反应．
溶液X是a（填选项序号）．
a．BaCl₂溶液    b．Ba （OH）₂溶液    c．Ba （NO₃）₂溶液  d．品红溶液
SO₂与Cl₂同时通入水中反应的化学方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O═2HCl+H₂SO₄．

Answer 1

分析 根据装置图分析可知：装置A是制备氯气的发生装置，装置C是制备二氧化硫的发生装置，氯气和二氧化硫通入装置B中的水，是否发生反应，设计实验教学分析验证，实质是二氧化硫和氯气在水中反应生成硫酸和氯化氢，注意氯气中的杂质气体分析和除杂．
（1）所含元素化合价降低的反应物为氧化剂；根据化学方程式中电子守恒计算生成71g Cl₂转移的电子物质的量；装置C中浓硫酸与亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫与水；
（2）氯气有毒污染空气，不能排放需要用氢氧化钠吸收剩余氯气；
（3）①二氧化硫和氯气发生氧化还原反应生成了氯化氢，氯离子遇到银离子生成白色沉淀；
②制备氯气中含有氯化氢和水蒸气，氯化氢进入B中溶于水也会生成氯离子，需要在AB间增加一个洗气瓶，用饱和食盐水除去；
③二氧化硫被氯气氧化为硫酸，结合硫酸根离子检验证明二氧化硫和氯气发生了反应．

解答 解：（1）元素化合价升高的失电子做还原剂，元素化合价降低的做氧化剂，装置A中的反应为2KMnO₄+16HCl（浓）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，反应中的氧化剂是KMnO₄，生成氯气5mol×71g/mol=355g，电子转移10mol，则生成71g Cl₂转移的电子是2mol，装置C中浓硫酸与亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫与水，反应方程式为：H₂SO₄+Na₂SO₃=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：KMnO₄；2；Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）氯气有毒污染空气，不能排放需要用氢氧化钠吸收剩余氯气，装置B中蘸有NaOH溶液的棉花的作用是吸收氯气尾气处理，防止污染空气，
故答案为：尾气处理，防止污染空气；
（3）①二氧化硫和氯气发生氧化还原反应生成了氯化氢，氯离子遇到银离子生成白色沉淀，向其中滴加少量AgNO₃溶液，有白色沉淀生成．甲同学由此认为SO₂和Cl₂发生了反应的依据是氯气被还原为氯离子，
故答案为：Cl^-；
②制备氯气中含有氯化氢和水蒸气，氯化氢进入B中溶于水也会生成氯离子，乙同学认为Cl₂中混有的杂质是HCl，需要在AB间增加一个洗气瓶，用饱和食盐水除去，
故答案为：HCl，饱和食盐水；
③二氧化硫被氯气氧化为硫酸，结合硫酸根离子检验证明二氧化硫和氯气发生了反应，丙同学取适量B中溶液于试管中，向其中滴加少量溶液X含钡离子，且不能和二氧化硫发生反应，选项中
a．氯化钡溶液可以检验硫酸根离子存在，证明二氧化硫和氯气发生了反应，故a正确；
b．氢氧化钡和二氧化硫反应生成亚硫酸钡沉淀，不能说明二氧化硫和氯气发生反应，故b错误；
c．硝酸钡溶液中存在硝酸根离子，二氧化硫在溶液中被氧化为硫酸，也会生成硫酸钡沉淀，不能说明二氧化硫和氯气反应，故c错误；
d．氯气和二氧化硫按照1：1通入品红溶液反应，品红溶液不褪色，没有白色沉淀生成，不能证明生成硫酸根，故d错误；SO₂与Cl₂同时通入水中反应的化学方程式是：SO₂+Cl₂+2H₂O═2HCl+H₂SO₄
故答案为：a，SO₂+Cl₂+2H₂O═2HCl+H₂SO₄．

点评 本题考查了化学实验探究，物质性质、反应过程分析、离子检验和实验设计是解题关键，题目难度中等．