Question

13．化学是一门以实验为基础的学科，请完成下列有关实验问题．
Ⅰ．如图是实验室中制备气体或验证气体性质的装置图

（1）写出用A制取氯气的化学方程式MnO₂+4HCl（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）利用上图装置制备纯净的氯气，并证明氧化性：Cl₂＞Fe³⁺，则装置B中的溶液的作用是除去氯气中的氯化氢；装置D中加的最佳试剂是（填序号）c：
供选试剂：a．浓H₂SO₄  b．FeCl₂溶液  c．KSCN与FeCl₂的混合溶液 d．无水氯化钙
（3）在如图所示圆底烧瓶内加入碳，a中加入浓硫酸，开始实验，加热产生的气体缓慢通过后续装置同时完成如下实验：
实验1：证明SO₂具有氧化性和漂白性
实验2：证明碳元素的非金属性比硅元素的强
此时，B中为少量Na₂S溶液、C中加品红溶液，D中应加入足量的酸性高锰酸钾（填溶液名称），E中加入Na₂SiO₃溶液（填化学式）．
（4）证明碳元素的非金属性比硅元素的强的现象为D中高锰酸钾溶液不褪色，E中溶液变浑浊；
实验2不严谨之处应如何改进将烧杯换成洗气瓶，右端连接盛有碱石灰的干燥管．
Ⅱ、向烧碱和Na₂SO₃的混合溶液中加入少量溴水，振荡后溶液变为无色．反应后的溶液中含有大量的SO₃^2-、SO₄^2-、Br^-、OH^-等阴离子，请填写鉴定其中SO₃^2-、SO₄^2-和Br^-的实验报告．
限选试剂：2mol/LHCl，1mol/L H₂SO₄，l mol/LBaCl₂，l mol/LBa（NO₃）₂，0.1mol/LAgNO₃，CCl₄，新制饱和溴水，新制饱和氯水．

编号	实验操作	预期现象和结论
步骤①	在试管A中加入少量待测液，加入足量氯水，再加入四氯化碳，振荡，静置后观察颜色．	溶液分层，下层呈橙红色，证明待测液中含Br-．
步骤②	在试管B中加入少量待测液，加入过量的2mol/L盐酸，再滴加1mol/L BaCl2溶液	有白色沉淀生成， 证明待测液中含SO42-．
步骤③	在试管C中加入少量待测液，滴加2mol/LHCl至溶液呈酸性，加入几滴新制饱和溴水（填试剂），振荡．	溴水褪色， 证明待测液中含SO32-．

Answer 1

分析 装置A制备氯气，氯气中含有HCl，H₂O，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸干燥氯气，氯气比空气重，向上排空气方法收集，剩余气体通过氢氧化钠溶液吸收，防止污染空气，
（1）依据实验室制备氯气的反应是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）依据氯气含有氯化氢分析装置B的作用，铁离子使硫氰化钾溶液变红色分析；
（3）根据元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，利用强酸制弱酸来比较酸性强弱，根据CO₂中混有二氧化硫，二氧化硫也能与硅酸钠溶液反应，需要酸性高锰酸钾溶液除去；
（4）根据CO₂中混有二氧化硫，二氧化硫也能与硅酸钠溶液反应，需要酸性高锰酸钾溶液除去并再次通过酸性高锰酸钾溶液是否除尽；空气中含有二氧化碳，可能干扰实验，故应排除空气中二氧化碳的干扰；
Ⅱ、①利用萃取后，溴溶解在四氯化碳中，下层为橙红色，鉴定Br^-；
②加盐酸先排除亚硫酸离子，再利用硫酸钡白色沉淀的生成鉴定SO₄^2-；
③利用溴水与亚硫酸根离子的氧化还原反应，鉴定SO₃^2-．

解答 解：Ⅰ、（1）制备氯气是利用装置加热生成，试剂是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成，反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）氯气中含有氯化氢气体，通过装置B饱和食盐水可以吸收氯化氢，含亚铁离子的物质被氯气氧化成铁离子使硫氰化钾变红色来来证明Cl₂＞Fe³⁺，因此选KSCN与FeCl₂的混合溶液，
故答案为：除去氯气中的氯化氢；c；
（3）元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，利用碳酸的酸性强于硅酸，
二氧化碳能与硅酸钠反应制得硅酸沉淀，由于CO₂中混有二氧化硫，二氧化硫也能与硅酸钠溶液反应，
需要酸性高锰酸钾溶液除去，防止干扰检验二氧化碳；
故答案为：酸性高锰酸钾溶液，Na₂SiO₃；
（4）若D中高锰酸钾溶液不褪色，说明二氧化硫除尽，E中溶液变浑浊，说明含有二氧化碳气体；空气中含有二氧化碳，可能干扰实验，故应排除空气中二氧化碳的干扰，将烧杯换成洗气瓶，右端连接盛有碱石灰的干燥管可排除空气中二氧化碳的干扰，
故答案为：D中高锰酸钾溶液不褪色，E中溶液变浑浊；将烧杯换成洗气瓶，右端连接盛有碱石灰的干燥．
II、步骤①另取少量待测液于试管C中，加入足量氯水，再加入四氯化碳，振荡，静置后观察颜色，溴溶解在四氯化碳中，下层为橙红色，说明含Br^-；
步骤②另取少量待测液于试管B中，加入过量的2mol/L盐酸，再滴加适量1mol/LBaCl₂溶液，观察到白色沉淀的生成，说明含SO₄^2-；
步骤③加新制饱和溴水与亚硫酸根离子的氧化还原反应，观察溴水褪色，说明含SO₃^2-，
故答案为：

编号	实验操作	预期现象和结论
步骤①		溶液分层，下层呈橙红色
步骤②	加入过量的2mol/L盐酸，再滴加1mol/L BaCl2溶液
步骤③	新制饱和溴水	溴水褪色

点评 本题考查实验室制备氯气的反应原理和装置分析，物质性质的比较，掌握基本操作和物质性质是解题关键，题目难度中等．