Question

10．化學實驗有助于理解化學知識，形成化學觀念，提高探究與創新能力，提升科學素養，湖南省某示范性高中的化學學習小組對高中所學的部分物質的性質進行了探究．

I．化學學習小組甲用如圖1裝置驗證二氧化硫的化學性質
（1）裝置A中盛放濃硫酸儀器名稱是分液漏斗，實驗過程中．裝置C中發生的現象是試管中出現淡黃色沉淀，整套裝置驗證了二氧化硫的化學性有acd
a．還原性 b．溶解性              c．氧化性         d．漂白性
（2）尾氣處理若用氫氧化鈉溶液，當通入二氧化硫至溶液顯中性時，此時溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒濃度的代數式表示）．
Ⅱ．化學學習小組乙用如圖2所示裝置驗證鹵素單質氧化性的相對強弱（夾持儀器已略去，氣密性已檢驗）
實驗過程：
I．打開彈簧夾，打開活塞a，殫?夾，滴加濃鹽酸
Ⅱ．當B和C中的溶液變為黃色時，夾緊彈簧夾
Ⅲ．當B中溶液由黃色變為棕紅色時，關閉活塞a
IV…
（3）裝置B、C中“浸有X溶液的棉花”當中X溶液可以是NaOH溶液
（4）寫出裝置A中產生氯氣的化學方程式2KMnO₄+16HCl（濃）=2MnCl₂+5Cl₂↑+2KCl+8H₂O
（5）過程Ⅲ實驗目的是確認C中的黃色溶液中無氯氣排除氯氣對溴置換碘實驗的干擾
Ⅲ請你幫助化學學習小組丙設計實驗證明：氧化性強弱：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，可供選擇的試劑：氯水、溴化亞鐵溶液、四氯化碳、硫氰化鉀溶液．

Answer 1

分析 Ⅰ．圖1分析可知：裝置A中濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，具有還原性，通過高錳酸鉀溶液使之褪色，二氧化硫也有氧化性，可以和硫化鈉發生反應，生成硫單質沉淀，最后二氧化硫氣體通入裝置D中的品紅試液，品紅褪色，剩余氣體進行尾氣處理，
（1）分析可知二氧化硫中硫元素化合價居于中間價態，既具有氧化性也具有還原性，特征性質是漂白性；
（2）二氧化硫是酸性氧化物和氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉或亞硫酸鈉或二者混合物，當通入二氧化硫至溶液顯中性時，結合溶液中電荷守恒分析判斷；
Ⅱ．用如圖2所示裝置驗證鹵素單質氧化性的相對強弱，裝置A中生成氯氣，燒瓶上端濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍色，進入裝置B中的溴化鈉溶液呈橙紅色，氯氣氧化溴離子為溴單質，打開彈簧夾，打開活塞a，殫簧夾，滴加濃鹽酸，當B和C中的溶液變為黃色時，夾緊彈簧夾，當B中溶液由黃色變為棕紅色時，關閉活塞a，
（3）BC中棉花團的作用是吸收剩余的氯氣，用氫氧化鈉溶液；
（4）裝置A中產生氯氣是高錳酸鉀溶液和濃鹽酸反應生成氯化錳、氯化鉀、氯氣和水；
（5）過程Ⅲ實驗目的是確認C中的黃色溶液中無氯氣排除氯氣對溴置換碘實驗的干擾；
取溴化亞鐵溶液少許于試管中滴加2-3滴KSCN溶液，逐滴加入氯水，溶液出現紅色時，加入四氯化碳振蕩，四氯化碳層無明顯變化，繼續滴加氯水至過量，繼續振蕩靜置，四氯化碳層變橙紅色，據此判斷氧化性強弱；

解答 解：Ⅰ．圖1分析可知：裝置A中濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，具有還原性，通過高錳酸鉀溶液使之褪色，二氧化硫也有氧化性，可以和硫化鈉發生反應，生成硫單質沉淀，最后二氧化硫氣體通入裝置D中的品紅試液，品紅褪色，剩余氣體進行尾氣處理，
（1）裝置A中盛放濃硫酸儀器名稱是分液漏斗，裝置C中發生的現象是生成淡黃色沉淀，實驗分析可知二氧化硫中硫元素化合價居于中間價態，既具有氧化性也具有還原性，特征性質是漂白性，裝置B證明二氧化硫的還原性，裝置C證明二氧化硫的氧化性，裝置D證明二氧化硫的漂白性，選擇acd，
故答案為：分液漏斗；試管中出現淡黃色沉淀；acd；
（2）二氧化硫是酸性氧化物和氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉或亞硫酸鈉或二者混合物，當通入二氧化硫至溶液顯中性時，結合溶液中電荷守恒為：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），當通入二氧化硫至溶液顯中性時，此時溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
故答案為：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）；
Ⅱ．用如圖2所示裝置驗證鹵素單質氧化性的相對強弱，裝置A中生成氯氣，燒瓶上端濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍色，進入裝置B中的溴化鈉溶液呈橙紅色，氯氣氧化溴離子為溴單質，打開彈簧夾，打開活塞a，殫簧夾，滴加濃鹽酸，當B和C中的溶液變為黃色時，夾緊彈簧夾，當B中溶液由黃色變為棕紅色時，關閉活塞a，
（3）BC中棉花團的作用是吸收剩余的氯氣，用氫氧化鈉溶液，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
故答案為：NaOH；
（4）裝置A中產生氯氣是高錳酸鉀溶液和濃鹽酸反應生成氯化錳、氯化鉀、氯氣和水，反應的化學方程式為：2KMnO₄+16HCl（濃）=2MnCl₂+5Cl₂↑+2KCl+8H₂O，
故答案為：2KMnO₄+16HCl（濃）=2MnCl₂+5Cl₂↑+2KCl+8H₂O；
（5）過程Ⅲ當B中溶液由黃色變為棕紅色時，關閉活塞a，實驗目的是確認C中的黃色溶液中無氯氣排除氯氣對溴置換碘實驗的干擾，
故答案為：確認C中的黃色溶液中無氯氣排除氯氣對溴置換碘實驗的干擾；
設計實驗證明：氧化性強弱：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，取溴化亞鐵溶液少許于試管中滴加2-3滴KSCN溶液，逐滴加入氯水，溶液出現紅色時，加入四氯化碳振蕩，四氯化碳層無明顯變化，繼續滴加氯水至過量，繼續振蕩靜置，四氯化碳層變橙紅色，據此判斷氧化性強弱，具體步驟為：取溴化亞鐵溶液少許于試管中滴加2-3滴KSCN溶液，逐滴加入氯水，溶液出現紅色時，加入四氯化碳振蕩，四氯化碳層無明顯變化，繼續滴加氯水至過量，繼續振蕩靜置，四氯化碳層變橙紅色，則說明氧化性強弱為：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，
故答案為：取溴化亞鐵溶液少許于試管中滴加2-3滴KSCN溶液，逐滴加入氯水，溶液出現紅色時，加入四氯化碳振蕩，四氯化碳層無明顯變化，繼續滴加氯水至過量，繼續振蕩靜置，四氯化碳層變橙紅色，則說明氧化性強弱為：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺；

點評 本題考查了物質性質驗證的實驗設計、裝置連接的作用、試劑反應的現象、氧化還原反應原理的理解等知識點，注意知識的積累，題目難度中等．