Question

4．某科研小组用MnO₂的浓盐酸制备Cl₂时，利用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液对尾气进行吸收处理，如图所示：
（1）装置连接好后，应先检查装置气密性，方法是向C中加水至淹没长导管，微热圆底烧瓶，观察C中长导管是否有气泡冒出，冷却后是否形成一段水柱．
（2）盛浓盐酸的仪器名称是分液漏斗；圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；饱和食盐水的作用是除去氯气中混有的HCl．
（3）吸收Cl₂时首先发生的反应时Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O．吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl^-、SO₄^2-和OH^-．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气中CO₂的影响）．
①提出合理假设：
假设1：只存在SO₃^2-；
假设2：只存在ClO^-；
假设3：既不存在SO₃^2-，也不存在ClO^-；
②吸收液中可能存在ClO^-的原因是Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O（用离子方程式表示）．
③设计实验方案，进行实验．请在表中补充实验步骤以及预期现象和结论．限选实验试剂：3mol/L H₂SO₄溶液，1mol/L NaOH溶液、0.01mol/L KMnO₄溶液、品红溶液、淀粉KI溶液．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3mol/L H2SO4溶液至溶液呈酸性，然后将所得溶液分别置于A、B试管中	/
步骤2：向A试管中滴加1-2滴0.01mol/LKMnO4溶液	Ⅰ：若溶液紫红色褪去，则假设1成立； Ⅱ：若溶液紫红色不褪去，则假设2或3成立，
步骤3：向B试管中滴加1-2滴淀粉KI溶液	Ⅰ：若溶液变蓝色，则假设1成立； Ⅱ：若溶液不变蓝色，结合步骤2中的II，假设3成立，

Answer 1

分析 （1）根据若装置的气密性良好，则在烧瓶受热后，气体膨胀，会导致C中有气泡冒出、冷却后气体收缩，则导管中会形成一段水柱来分析；
（2）根据仪器的结构来分析；根据用MnO₂的浓盐酸制备Cl₂的化学方程式来书写离子方程式；用此反应制取的氯气中混有大量的HCl，HCl极易溶于水，而氯气在水溶液中的溶解度本来就不大，NaCl的存在会降低氯气的溶解度；
（3）①根据反应原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可假设：1、溶液中可能存在只存在SO₃²，2、只存在ClO^-；3：既不存在SO₃^2-，也不存在ClO^-；
②当吸收液中SO₃²的完全反应后，通入的氯气会与OH^-反应；
③根据所限制实验试剂和SO₃^2-、ClO^-的性质，先加入硫酸至酸性，若存在SO₃^2-或ClO^-，分别生成了H₂SO₃和HClO；因为HClO具强氧化性，选择淀粉KI试液，证明有ClO^-的存在；H₂SO₃具有还原性，选择具有强氧化性的高锰酸钾溶液，证明SO₃^2-的存在．

解答 解：（1）根据若装置的气密性良好，则在烧瓶受热后，气体膨胀，会导致C中有气泡冒出、冷却后气体收缩，则导管中会形成一段水柱，故气密性的检查方法是：向C中加水至淹没长导管，微热圆底烧瓶，观察C中长导管是否有气泡冒出，冷却后是否形成一段水柱，
故答案为：向C中加水至淹没长导管，微热圆底烧瓶，观察C中长导管是否有气泡冒出，冷却后是否形成一段水柱；
（2）根据仪器的结构可知为分液漏斗；用MnO₂的浓盐酸制备Cl₂的化学方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，此反应中能拆的为HCl和MnCl₂，故离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；盐酸是挥发性酸，浓盐酸在受热时极易挥发用，故用此反应制取的氯气中混有大量的HCl，而HCl极易溶于水，但氯气在水溶液中的溶解度本来就不大，NaCl的存在又会降低氯气的溶解度，故将制得的氯通过饱和食盐水可以除去其中的HCl，
故答案为：分液漏斗；MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；除去氯气中混有的HCl；
（3）①②由于通入氯气后首先发生反应：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可提出以下假设：
假设1、当吸收液中SO₃²过量时，溶液中可能存在只存在SO₃²；
假设2、当氯气过量时，过量氯气会继续与OH^-反应，溶液中可能只存在ClO^-；
假设3、当通入的氯气和吸收液中SO₃²的恰好完全反应时，既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，
故答案为：①只存在SO₃^2-；②Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
③因为吸收液呈碱性，先取少量吸收液于试管中，滴加3moL-L^-1 H₂SO₄至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中先加入硫酸的试管，若存在SO₃^2-或ClO^-，分别生成了H₂SO₃和HClO；
在A试管中滴加0.01mol•L^-1KMnO₄溶液，若紫红色褪去，证明有SO₃^2-，即假设I成立；如果紫色不褪色，则无SO₃^2-，即假设II或假设III成立；
在B试管中滴加淀粉KI溶液，若溶液变变蓝，证明有ClO^-；如果不变蓝，则无ClO^-，结合步骤2中的II，则假设3成立；
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3mol/L H2SO4溶液至溶液呈酸性，然后将所得溶液分别置于A、B试管中	/
步骤2：向A试管中滴加1-2滴0.01mol/LKMnO4溶液	Ⅰ：若溶液紫红色褪去，则假设1成立 Ⅱ：若溶液紫红色不褪去，则假设2或3成立
步骤3：向B试管中滴加1-2滴淀粉KI溶液	Ⅰ：若溶液变蓝色，则假设1成立 Ⅱ：若溶液不变蓝色，结合步骤2中的II，假设3成立

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点评 本题属于实验探究题，要根据实验原理提出假设，再结合物质的性质加以验证，如利用次氯酸的酸性和漂白性验证是否含有次氯酸根离子，利用亚硫酸的还原性验证是否含有亚硫酸根离子．