Question

13．某化学兴趣小组用如图所示装置制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水并进行探究实验．

实验I．制取氮酸钾、次氯酸钠和氯水
（1）写出装置A实验室制取Cl₂的化学反应方程式Mn₂O+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）制取实验结束后，取出装置B中的试管，冷却结晶、过滤、洗涤，该实验操作过程需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、漏斗、玻璃棒．为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，在实验装置中还需要改进的是在A和B之间添加盛有饱和NaCl的洗气装置．
（3）装置 C 中反应需要在冰水浴中进行，其原因是温度升高会生成氯酸钠．
（4）装置D中的实验现象是溶液先变红后褪色，最后又变为黄绿色．
实验Ⅱ尾气处理
实验小组利用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理．
（5）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl^-、OH^-和SO₄^2-．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气中的CO₂的影响）
①提出合理假设
假设1：只存在SO₃^2-；
假设2：既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-；
假设 3：只存在ClO．
②设计实验方案，进行实验．请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论．限选实验试剂：3mol/L H₂SO₄、1mol/LNaOH 溶液、0.01mol/L 酸性 KMnO₄ 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-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中	-------------
步骤2： 向A试管中加入1-2mL 0.0lmol•L-1 KMnO4溶液，振荡试管	（1）若溶液褪色，则假设1成立  （2）若溶液不褪色，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	（1）若溶液变蓝，则假设成立  （2）若溶液不变蓝，综合步骤中的（2），则假设2成立

Answer 1

分析 制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水：A装置二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，该反应为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，B装置：氯气与热的KOH溶液发生反应3Cl₂+6KOH（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5KCl+KClO₃+3H₂O，产生氯酸钾和氯化钾及水，C装置：氯气和氢氧化钠溶液发生反应：Cl₂+2KOH=NaCl+NaClO+H₂O，氯气通入D装置的 石蕊试液，溶液先变红后褪色，最后变黄绿色，尾气用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液吸收，
（1）实验室用二氧化锰和浓盐酸共热制备氯气；
（2）制取实验结束后，取出装置B中的试管，冷却结晶、过滤、洗涤，该实验操作过程需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、漏斗、玻璃棒；制备的氯气含有氯化氢，所以为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，在A和B之间添加盛有饱和NaCl的洗气装置；
（3）温度较高时生成氯酸盐；
（4）装置D中为石蕊试液，通入氯气，部分氯气生成盐酸和次氯酸，显酸性，石蕊显红色，次氯酸漂白性，红色褪去，最终形成氯水溶液，呈现黄绿色；
（5）①用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液吸收氯气，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl^-、OH^-和SO₄^2-，可能假设1：只存在SO₃^2-；假设2：既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-；假设 3：只存在ClO；
②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-、ClO^-，分别生成了H₂SO₃和HClO；因为HClO具有氧化性，选择淀粉 KI 溶液，证明有ClO^-的存在；
H₂SO₃具有还原性，选择具有强氧化性高锰酸钾溶液，证明SO₃^2-的存在．

解答 解：（1）实验室用二氧化锰和浓盐酸共热制备氯气，反应为：Mn₂O+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：Mn₂O+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）制取实验结束后，取出装置B中的试管，冷却结晶、过滤、洗涤，该实验操作过程需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、漏斗、玻璃棒；制备的氯气含有氯化氢，所以为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，在A和B之间添加盛有饱和NaCl的洗气装置；
故答案为：漏斗、玻璃棒；在A和B之间添加盛有饱和NaCl的洗气装置；
（3）温度较高时生成氯酸盐，C装置制备次氯酸钠，故用冷水浴；
故答案我：温度升高会生成氯酸钠；
（4）装置D中为石蕊试液，通入氯气，部分氯气生成盐酸和次氯酸，显酸性，石蕊显红色，次氯酸漂白性，红色褪去，最终形成氯水溶液，呈现黄绿色；
故答案为：黄绿色；
（5）①用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液吸收氯气，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl^-、OH^-和SO₄^2-，SO₃^2-具有还原性，ClO^-具有氧化性，二者不能共存，可能假设1：只存在SO₃^2-；假设2：既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-；假设 3：只存在ClO；
故答案为：只存在ClO；
②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-、ClO^-，分别生成了H₂SO₃和HClO，H₂SO₃的还原性能使酸性高锰酸钾褪色，HClO的氧化性能氧化碘离子为碘单质，使淀粉显蓝色，故具体步骤和结论为：

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-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中	----------
步骤2：向A试管中滴入1-2mL0.01mol/L 酸性 KMnO4 溶液	（1）若溶液褪色，则假设1成立  （2）若溶液不褪色，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	（1）若溶液变蓝，则假设成立  （2）若溶液不变蓝，综合步骤中的（2），则假设2成立

故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
	---------
步骤2：向A试管中滴入1-2mL0.01mol/L 酸性 KMnO4 溶液
步骤3：向B试管中滴加1-2滴淀粉-KI溶液

点评 本题属于物质制备和实验探究题，要根据实验原理提出假设，再结合物质的性质加以验证，侧重于考查学生的实验探究能力和对知识的应用能力，注意对物质基本性质的掌握并加以灵活运用，题目难度中等．