Question

10．无水氯化铝是一种重要的化工原料，工业上利用明矾石制备无水氯化铝的流程如图，请回答下列问题：

（1）实验室中，可制得C1₂的组合是①②③④（填代号）．
①MnO₂和浓盐酸混合共热    ②MnO₂、NaCl和浓硫酸混合共热
③NaClO和盐酸混合共热     ④漂白粉和硫酸混合共热
（2）吸收焙烧炉中产生的尾气，下列装置合理的是ad（填代号）．

（3）写出氧化炉中反应的化学方程式3C+Al₂O₃+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO+2AlCl₃．
（4）生产氯化铝的过程中焙烧炉和氯化炉中产生的SO₂、C1₂等大气污染物，若将二者按照一定比例通入水中可减少污染．试设计简单实验检验二者是否恰好完全反应，简要描述实验步骤、现象和结论取二者溶于水后的溶液少许置于试管中，向其中加入品红溶液，若品红不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，两者未完全反应（仪器自选）．
可供选择试剂如下：
①滴加酚酞的氢氧化钠溶液  ②氯化亚铁溶液  ③硫氰化钾溶液  ④品红溶液
（5）某同学设计用如图装置验证二氧化硫的某些化学性质．

①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为b中出现淡黄色沉淀．
②写出a瓶中发生反应的离子方程式2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
③充分反应后，取a瓶中的溶液分成三份，分别进行如下实验．
实验I：向第一份溶液中加入足量的NaOH溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色．
实验II：向第二份溶液中加入少量KMnO₄溶液，紫色褪去．
实验III：向第三份溶液中加入BaCl₂溶液，生成白色沉淀．
上述实验中能充分证明二氧化硫具有还原性的是：Ⅰ和Ⅱ（填实验代号）．

Answer 1

分析 本题是探究利用明矾石制备无水氯化铝的实验操作题，涉及利用SO₂能使品红褪色来检验SO₂、因SO₂易溶解水因此吸收SO₂时要设计防倒吸装置、利用氯化炉发生的氧化还原反应制备氯化铝，另外还设计实验探究了SO₂的氧化性和还原性，据此分析解答，
（1）根据MnO₂和浓盐酸混合共热和次氯酸根、氢离子、氯离子混合可以制得C1₂分析；
（2）根据装置能否防止溶液倒吸分析解答；
（3）由流程图可知，氯化炉中氧化铝、碳、氯气反应生成氯化铝、CO，结合质量守恒定律写出此反应的化学方程式；
（4）二氧化硫溶液与氯水都可以使品红溶液褪色，据此设计实验；
（5）①b中硫化钠溶液里S^2-具有还原性，遇SO₂会有淡黄色的硫析出；
②二氧化硫能被硫酸铁溶液氧化，生成硫酸根离子和亚铁离子；
③实验Ⅰ中有氢氧化亚铁沉淀生成，实验Ⅱ中有亚铁离子生成，都说明二氧化硫将铁离子还成亚铁离子，说明二氧化硫具有还原性，
实验Ⅰ：亚铁离子与氢氧化钠生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁被空气氧化成氢氧化铁；
实验Ⅱ：亚铁离子与KMnO₄（H₂SO₄酸化）溶液，发生氧化还原反应，高锰酸钾溶液褪色；
实验Ⅲ：硫酸根离子与氯化钡生成硫酸钡沉淀．

解答 解：（1）①MnO₂和浓盐酸混合共热生成氯化锰、氯气和水，故正确；
②NaCl和浓硫酸混合共热能生成浓盐酸再与MnO₂混合共热生成氯化锰、氯气和水，故正确；
③NaClO和盐酸混合共热，其中次氯酸根、氢离子、氯离子混合反应生成氯气和水，故正确；
④漂白粉和硫酸混合共热，其中次氯酸根、氢离子、氯离子混合反应生成氯气和水，故正确；
故选：①②③④；
（2）a．干燥管球形处容积较大，溶液倒吸后会于烧杯内的液体分离，由重力作用又回到烧杯内，可以防止倒吸，故a正确；
b．广口瓶中进气管长，出气管短，不能防止倒吸，应进气管短，故b错误；
c．导管直接伸入液面内，会发生倒吸危险，故c错误；
d．二氧化硫经过四氯化碳后，被氢氧化钠溶液吸收，可以防止倒吸，故d正确，
故选：ad；
（3）由流程图可知，氯化炉中氧化铝、碳、氯气反应生成氯化铝、CO，反应方程式为：3C+Al₂O₃+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO+2AlCl₃，故答案为：3C+Al₂O₃+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO+2AlCl₃；
（4）取二者溶于水后的溶液少许置于试管中，向其中加入品红溶液，若品红不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，两者未完全反应，
故答案为：取二者溶于水后的溶液少许置于试管中，向其中加入品红溶液，若品红不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，两者未完全反应；
（5）①硫化钠溶液里通SO₂发生反应的离子方程式为SO₂+2S^2-+2H2O=3S↓+4OH^-，此反应体现了SO₂的氧化性，看到的现象是b中出现淡黄色沉淀，故答案为：b中出现淡黄色沉淀；
②二氧化硫能被硫酸铁溶液氧化，生成硫酸根离子和亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
③实验Ⅰ中有氢氧化亚铁沉淀生成，实验Ⅱ中有亚铁离子生成，都说明二氧化硫将铁离子还成亚铁离子，说明二氧化硫具有还原性，所以实验Ⅰ和Ⅱ都说明二氧化硫具有还原性，故答案为：Ⅰ和Ⅱ．

点评 本题考查化学与技术、实验制备方案设计等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．