Question

3．某学习小组推测SO₂能与强氧化剂Cl₂反应生成SO₂Cl₂，为此进行探究．
【查阅资料】：SO₂Cl₂名称是氯化硫酰，常温下是无色液体，极易水解，遇潮湿空气会产生白雾．
【讨论】
（1）SO₂Cl₂中S元素的化合价是+6．
（2）实验中制取的SO₂和Cl₂在混合前都必须提纯和干燥．用二氧化锰和浓盐酸制氯气的化学方程式是MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
在收集氯气前，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶．
【实验探究】
1．实验中制得了干燥纯净的SO₂和Cl₂
2．按如图收集满Cl₂后，再通入SO₂，集气瓶中立即有无色液体产生，充分反应后，将无色液体和剩余气体分离，分别对无色液体和剩余气体进行如探究．
Ⅰ．探究反应产物．
向所得无色液体中加入水，立即产生白雾，振荡，静置，得无色溶液．经检验：该无色溶液中的阴离子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-，则证明无色液体为SO₂Cl₂．
（3）SO₂Cl₂与水反应的化学方程式是SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
Ⅱ．探究反应进行的程度．
（4）用NaOH溶液吸收分离出的气体，用稀盐酸酸化后，再加入BaCl₂溶液，立即产生白色沉淀，证明SO₂与Cl₂的反应是可逆反应．阐述证明SO₂与Cl₂是可逆反应的理由由实验中产生的白色沉淀是BaSO₄而不是BaSO₃，说明用NaOH溶液吸收剩余气体时SO₂被Cl₂氧化，即剩余气体中必然存在含有SO₂和Cl₂，因此SO₂与Cl₂生成SO₂Cl₂的反应是可逆反应．
【质疑】有同学提出：选修四教材习题中介绍SOCl₂（亚硫酰氯）常温下是无色液体，极易水解，遇潮湿空气也会产生白雾．SO₂与Cl₂ 反应若还能生成SOCl₂则无法证明生成的是SO₂Cl₂．
（5）SOCl₂与水反应的化学方程式是SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl．小组讨论后认为不会生成SOCl₂，理由是SO₂与SOCl₂中硫元素均为+4价，SO₂与Cl₂反应不会生成SOCl₂．

Answer 1

分析 【讨论】（1）该化合物中O元素化合价为-2价、Cl元素化合价为-1价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定S元素化合价；
（2）用二氧化锰和浓盐酸加热反应制氯气，生成氯化锰、氯气和水，浓硫酸具有吸水性，可以干燥氯气；
Ⅰ．探究反应产物：
（3）SO₂Cl₂和H₂O反应产生白雾，经检验：该无色溶液中的阴离子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-，说明生成HCl和硫酸，根据反应物和生成物书写方程式；
Ⅱ．探究反应进行的程度．
（4）亚硫酸的酸性小于盐酸，亚硫酸盐和盐酸酸化的氯化钡不反应，硫酸根离子和盐酸酸化的氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀；
【质疑】（5）SOCl₂遇水产生白雾，说明生成HCl，Cl元素化合价不变，则S元素化合价不变，所以同时生成二氧化硫；根据反应物和生成物书写方程式．

解答 解：【讨论】（1）该化合物中O元素化合价为-2价、Cl元素化合价为-1价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0知，S元素化合价=0-（-2）×2-（-1）×2=+6，
故答案为：+6；
（2）二氧化锰和浓盐酸反应的方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，要收集干燥的氯气应除去氯气中的水蒸气，选用浓硫酸可以干燥氯气；
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；浓硫酸；
Ⅰ．探究反应产物：
（3）SO₂Cl₂和H₂O反应产生白雾，经检验：该无色溶液中的阴离子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-，说明生成HCl和硫酸，根据反应物和生成物书写方程式为SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，故答案为：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
Ⅱ．探究反应进行的程度．
（4）亚硫酸的酸性小于盐酸，亚硫酸盐和盐酸酸化的氯化钡不反应，硫酸根离子和盐酸酸化的氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀，用NaOH吸收的气体溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液产生白色沉淀，说明剩余气体时SO₂被Cl₂氧化，即剩余气体中必然存在含有SO₂和Cl₂，因此SO₂与Cl₂生成SO₂Cl₂的反应是可逆反应，
故答案为：由实验中产生的白色沉淀是BaSO₄而不是BaSO₃，说明用NaOH溶液吸收剩余气体时SO₂被Cl₂氧化，即剩余气体中必然存在含有SO₂和Cl₂，因此SO₂与Cl₂生成SO₂Cl₂的反应是可逆反应；
【质疑】
（5）SOCl₂遇水产生白雾，说明生成HCl，Cl元素化合价不变，则S元素化合价不变，所以同时生成二氧化硫，反应方程式为SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl；
SO₂ 与SOCl₂中硫元素均为+4价，SO₂与Cl₂反应如果生成SOCl₂，Cl元素化合价降低、S元素化合价不变，不符合氧化还原反应特点，所以不会生成SOCl₂，
故答案为：SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl；SO₂ 与SOCl₂中硫元素均为+4价，SO₂与Cl₂反应不会生成SOCl₂．

点评 本题考查性质实验方案评价，为高频考点，涉及化合价的判断、离子检验、氧化还原反应等知识点，侧重考查学生知识运用能力、获取信息利用信息解答问题能力，熟悉基本理论、元素化合物性质是解本题关键，难点是证明SO₂与Cl₂是可逆反应的理由，题目难度中等．