Question

15．某化学实验小组设计了如图装置证明和比较SO₂和氯水的漂白性，其中B、D中为品红溶液，C中为NaOH溶液．

（1）该化学兴趣小组同学为制取Cl₂和SO₂气体，现采用Na₂SO₃与70%的浓硫酸为原料制取SO₂，采用MnO₂和浓盐酸（12mol/L）为原料制取Cl₂．请写出制取Cl₂的离子方程式：
MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（2）反应开始后，发现B、D两个装置中的品红溶液都褪色，停止通气后，取B、D溶液于试管中分别加热，两个试管中的现象分别为：B溶液恢复红色  D溶液仍无色．解释B中对应现象的原因二氧化硫与品红生成不稳定的无色物质，加热时无色物质分解又生红色的品红．
（3）装置C的作用是吸收多余的SO₂和Cl₂，防止污染环境
（4）该实验小组的甲、乙两位同学利用上述两发生装置按下图装置继续进行实验：

通气一段时间后，甲同学实验过程中品红溶液几乎不褪色，而乙同学的实验现象是品红溶液随时间的推移变得越来越浅．试根据该实验装置和两名同学的实验结果回答问题．
①两同学在气体进入品红溶液之前，先将气体通过F装置，F中可盛装浓硫酸．其目的是使SO₂和Cl₂混合均匀并且通过观察气泡控制气体的流速．
②试分析甲同学实验过程中，品红溶液不褪色的原因是：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．（用离子方程式说明）
③你认为乙同学是怎样做到让品红溶液变得越来越浅的？控制两种气体通入的量，使其物质的量不相等（或使其比例不等于1：1）．

Answer 1

分析 要证明和比较SO₂和氯水的漂白性，需制取二氧化硫和氯气，制二氧化硫用硫酸与亚硫酸钠，不用加热，制氯气用二氧化锰和浓盐酸并加热，则A装置制二氧化硫，E装置制氯气．
（1）实验室用二氧化锰与浓盐酸加热反应制备氯气；
（2）根据二氧化硫的漂白性是可逆的，而氯水的漂白性是不可逆的进行解答；
（3）二氧化硫和氯气都是有毒气体需要进行尾气处理，以免污染空气；
（4）①F中可盛装浓硫酸，其目的是使SO₂和Cl₂混合均匀并且通过观察气泡控制气体的流速；
②氯气和二氧化硫在水溶液中恰好发生氧化还原反应，转化成没有漂白性的盐酸和硫酸，所以品红溶液几乎不褪色；
③当通入的二氧化硫或者氯气一方有剩余时，又会使品红溶液褪色．

解答 解：（1）采用MnO₂和浓盐酸（12mol/L）为原料制取Cl₂．制取Cl₂的离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）SO₂使品红褪色，生成不稳定的无色物质，可以看作是一个化合反应，该生成的无色物质不很稳定，受热又能分解放出SO₂，而恢复原来的红色，氯气使品红褪色是氧化性漂白，不可还原，无法恢复，
故答案为：溶液恢复红色；溶液仍无色；二氧化硫与品红生成不稳定的无色物质，加热时无色物质分解又生红色的品红；
（3）氯气和二氧化硫都有毒，不能直接排放到空气中，所以用氢氧化钠吸收过量的二氧化硫和氯气，防止污染空气，
故答案为：吸收多余的SO₂和Cl₂，防止污染环境；
（4）①F中可盛装浓硫酸，其目的是使SO₂和Cl₂混合均匀并且通过观察气泡控制气体的流速；
故答案为：通过观察气泡控制气体的流速；
②氯气和二氧化硫在水溶液中恰好完全反应，反应的离子方程式为：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，生成的硫酸和盐酸不具有漂白性，所以品红溶液不褪色，
故答案为：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
③当通入的二氧化硫或者氯气中一种气体过量，过量的氯气或者二氧化硫气体能够使品红褪色，
故答案为：控制两种气体通入的量，使其物质的量不相等（或使其比例不等于1：1）．

点评 本题主要考查了二氧化硫的制备以及其相关性质的综合实验，解题过程中，应围绕课本基本知识，如“二氧化硫使品红溶液褪色”、“二氧化硫与氯气反应生成氯化氢和硫酸”等基础知识，同时，对于实验的设计，尤其是多因素影响的实验，应考虑“控制变量法”，题目难度中等．