Question

某校化學興趣小組的同學利用漂白粉與稀硫酸在加熱條件下反應制取Cl₂，其反應的化學方程式為：Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂SO₄

△   .

2CaSO₄+2Cl₂↑+2H₂O．以下是制取Cl₂并驗證其部分性質的實驗裝置．

試回答下列問題：
（1）請在上圖（右上裝置中）選擇滿足實線框圖I的氣體發生裝置：

b

（填代號）；
（2）實驗裝置Ⅲ的作用是

吸收多余氯氣，防止污染大氣

；
（3）一段時間后，裝置Ⅲ的溶液仍呈強堿性，其中肯定存在Cl^-、OH^-和SO₄^2-，請設計實驗探究該吸收液中可能存在的其它陰離子（不考慮空氣中CO₂的影響）．
①提出合理假設：假設1：只存在SO₃^2-；   假設2：只存在ClO^-；   假設3：

既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-

②設計實驗方案進行實驗，請寫出實驗步驟以及預期現象和結論．實驗試劑：3mol?L^-1 H₂SO₄、1mol?L^-1 NaOH、0.01mol?L^-1 KMnO₄、淀粉KI溶液、紫色石蕊試液．

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3mol?L-1 H2SO4至溶液顯酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中．	/
步驟2：
步驟3：

Answer 1

分析：（1）根據反應物的狀態及反應條件選擇相應的裝置；
（2）二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，氯氣有毒，氯氣和亞硫酸鈉、氫氧化鈉反應轉化為無毒物質，Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O據此分析；
（3）①根據反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可假設1、溶液中可能存在只存在SO₃^2-，假設2、只存在ClO^-，假設3、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-；
②根據所限制實驗試劑和SO₃^2-、ClO^-的性質，先加入硫酸至酸性，若存在SO₃^2-、ClO^-，分別生成了H₂SO₃和HClO；因為HClO具有酸性和漂白性，選擇紫色石蕊試液，證明有ClO^-的存在；H₂SO₃具有還原性，選擇具有強氧化性的高錳酸鉀溶液，證明SO₃^2-的存在．

解答：解：（1）反應物是固體和液體，反應條件是加熱，所以應選擇固、液混合加熱型裝置，故答案為：b；
（2）二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，氯氣有毒，所以不能直接排空，氯氣和亞硫酸鈉、氫氧化鈉反應轉化為無毒物質，Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，所以該裝置的作用是吸收多余氯氣，防止污染大氣．
故答案為：吸收多余氯氣，防止污染大氣；
（3）①根據反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可提出以下假設：
假設1、溶液中可能存在只存在SO₃^2-，
假設2、溶液中只存在ClO^-，
假設3、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-．
②因為吸收液呈堿性，先取少量吸收液于試管中，滴加3moL-L^-1 H₂SO₄至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中先加入硫酸的試管，若存在SO₃^2-、ClO^-，分別生成了H₂SO₃和HClO；
在A試管中滴加0.01mol?L^-1KMnO₄溶液，若紫紅色褪去，證明有SO₃^2-，否則無．
在B試管中滴加紫色石蕊試液，若先變紅后褪色，證明有ClO^-，否則無；
故答案為：既不存在SO₃^2-，也不存在ClO^-；

實驗步驟	預期現象和結論
步驟2：向A試管中加入O．Olmol?L-1 KMnO4溶液，振蕩試管．	（1）若溶液褪色，則假設1成立； （2）若不褪色，則假設2或假設3成立．
步驟3；向B試管中滴加紫色石蕊試液．	（1）若先變紅后褪色，則假設2成立；（2）若不褪色，則假設1或假設3成立．

點評：本題屬于實驗探究題，要根據實驗原理提出假設，再結合物質的性質加以驗證，如利用次氯酸的酸性和漂白性驗證是否含有次氯酸根離子，利用亞硫酸的還原性驗證是否含有亞硫酸根離子．