Question

14．某學習小組推測SO₂能與強氧化劑Cl₂反應生成SO₂Cl₂，為此進行探究．
【查閱資料】：SO₂Cl₂名稱是氯化硫酰，常溫下是無色液體，極易水解，遇潮濕空氣會產生白霧．
【討論】
（1）SO₂Cl₂中S元素的化合價是+6．
（2）實驗中制取的SO₂和Cl₂在混合前都必須提純和干燥．
【實驗探究】
（1）實驗中制得了干燥純凈的SO₂和Cl₂．
（2）按如圖收集滿Cl₂后，再通入SO₂，集氣瓶中立即有無色液體產生，充分反應后，將無色液體和剩余氣體分離，分別對無色液體和剩余氣體進行如下探究．
Ⅰ．探究反應產物．
向所得無色液體中加入水，立即產生白霧，振蕩，靜置，得無色溶液．經檢驗：該無色溶液中的陰離子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-．證明無色液體為SO₂Cl₂．
（1）SO₂Cl₂與水反應的化學方程式是SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（2）驗證無色溶液中含有Cl^-的方法是取少量無色溶液放入試管中，加入Ba（NO₃）₂溶液至不再生沉淀為止，靜置．取出上層清液，加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可知無色溶液中含有Cl^-．
Ⅱ．探究反應進行的程度．
用NaOH溶液吸收分離出的氣體，用稀鹽酸酸化后，再加入BaCl₂溶液，立即產生白色沉淀．證明SO₂與Cl₂的反應是可逆反應．闡述證明SO₂與Cl₂是可逆反應的理由由實驗中產生的白色沉淀是BaSO₄而不是BaSO₃，說明用NaOH溶液吸收剩余氣體時SO₂被Cl₂氧化，即剩余氣體中必然存在含有SO₂和Cl₂，因此SO₂與Cl₂生成SO₂Cl₂的反應是可逆反應．
【質疑】有同學提出：選修四教材習題中介紹SOCl₂（亞硫酰氯）常溫下是無色液體，極易水解，遇潮濕空氣也會產生白霧．SO₂與Cl₂ 反應若還能生成SOCl₂則無法證明生成的是SOCl₂．SOCl₂與水反應的化學方程式是SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl．小組討論后認為不會生成SOCl₂，理由是SO₂與SOCl₂中硫元素均為+4價，SO₂與Cl₂反應不會生成SOCl₂．

Answer 1

分析 【討論】該化合物中O元素化合價為-2價、Cl元素化合價為-1價，根據化合物中各元素化合價的代數和為0確定S元素化合價；
Ⅰ．探究反應產物：
（1）SO₂Cl₂和H₂O反應產生白霧，經檢驗：該無色溶液中的陰離子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-，說明生成HCl和硫酸，根據反應物和生成物書寫方程式；
（2）用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗氯離子；
Ⅱ．探究反應進行的程度．
亞硫酸的酸性小于鹽酸，亞硫酸鹽和鹽酸酸化的氯化鋇不反應，硫酸根離子和鹽酸酸化的氯化鋇反應生成硫酸鋇白色沉淀；
【質疑】SOCl₂遇水產生白霧，說明生成HCl，Cl元素化合價不變，則S元素化合價不變，所以同時生成二氧化硫；根據反應物和生成物書寫方程式．

解答 解：【討論】該化合物中O元素化合價為-2價、Cl元素化合價為-1價，根據化合物中各元素化合價的代數和為0知，S元素化合價=0-（-2）×2-（-1）×2=+6，
故答案為：+6； 
Ⅰ．探究反應產物：
（1）SO₂Cl₂和H₂O反應產生白霧，經檢驗：該無色溶液中的陰離子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-，說明生成HCl和硫酸，根據反應物和生成物書寫方程式為SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl； 
（2）用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗氯離子，其檢驗方法是：取少量無色溶液放入試管中，加入Ba（NO₃）₂溶液至不再生沉淀為止，靜置．取出上層清液，加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可知無色溶液中含有Cl^-，
故答案為：取少量無色溶液放入試管中，加入Ba（NO₃）₂溶液至不再生沉淀為止，靜置．取出上層清液，加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可知無色溶液中含有Cl^-；
Ⅱ．探究反應進行的程度．
亞硫酸的酸性小于鹽酸，亞硫酸鹽和鹽酸酸化的氯化鋇不反應，硫酸根離子和鹽酸酸化的氯化鋇反應生成硫酸鋇白色沉淀，用NaOH吸收的氣體溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液產生白色沉淀，說明剩余氣體時SO₂被Cl₂氧化，即剩余氣體中必然存在含有SO₂和Cl₂，因此SO₂與Cl₂生成SO₂Cl₂的反應是可逆反應，
故答案為：由實驗中產生的白色沉淀是BaSO₄而不是BaSO₃，說明用NaOH溶液吸收剩余氣體時SO₂被Cl₂氧化，即剩余氣體中必然存在含有SO₂和Cl₂，因此SO₂與Cl₂生成SO₂Cl₂的反應是可逆反應；
【質疑】SOCl₂遇水產生白霧，說明生成HCl，Cl元素化合價不變，則S元素化合價不變，所以同時生成二氧化硫，反應方程式為SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl；
SO₂ 與SOCl₂中硫元素均為+4價，SO₂與Cl₂反應如果生成SOCl₂，Cl元素化合價降低、S元素化合價不變，不符合氧化還原反應特點，所以不會生成SOCl₂，
故答案為：SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl；SO₂ 與SOCl₂中硫元素均為+4價，SO₂與Cl₂反應不會生成SOCl₂．

點評 本題考查性質實驗方案評價，為高頻考點，涉及化合價的判斷、離子檢驗、氧化還原反應等知識點，側重考查學生知識運用能力、獲取信息利用信息解答問題能力，熟悉基本理論、元素化合物性質是解本題關鍵，難點是證明SO₂與Cl₂是可逆反應的理由．