Question

6．氯氣是一種重要的化工原料，在生產和生活中的應用十分廣泛．某化學興趣小組在實驗室中對Cl₂與FeCl₂和KSCN混合溶液的反應進行了探究．回答下列問題：
（1）氯氣的制備

①氯氣的發(fā)生裝置可以選擇圖1中的B，反應的化學方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
②欲收集一瓶干燥純凈的氯氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序為aihdefgj（按氣流方向，用小寫字母表示）．
（2）Cl₂與FeCl₂和KSCN混合溶液的反應，隨著Cl₂不斷通入，A裝置中溶液先變紅，后由紅色變?yōu)辄S色．
裝置B中發(fā)生反應的離子方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（3）實驗探究
為了探究圖2A裝置中溶液由紅色變?yōu)辄S色的原因，該小組進行了如下實驗：
實驗一：取A中黃色溶液于試管中，加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成．
實驗二：取A中黃色溶液于試管中，加入過量的KSCN溶液，最終得到紅色溶液．
該興趣小組根據(jù)實驗現(xiàn)象，猜想是SCN^-可能被Cl₂氧化了，他們又進行了如下研究．
查閱資料顯示：SCN^-的電子式為．
①該興趣小組認為SCN^-中碳元素沒有被氧化，理由是SCN^-中的碳元素是最高價態(tài)+4價．
②取A中黃色溶液于試管中，加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，由此證明SCN^-中被氧化的元素是硫元素（填元素名稱）．
③通過實驗證明了SCN^-中氮元素轉化為NO₃^-，他們的實驗方案是取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成．
④根據(jù)以上實驗探究結論寫出SCN^-與Cl₂反應的離子方程式為SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺．

Answer 1

分析 （1）①氯氣的發(fā)生裝置可以依據(jù)原料的狀態(tài)和反應條件選擇，一般實驗室中利用濃鹽酸和二氧化錳加熱反應生成；
②欲收集一瓶干燥純凈的氯氣，制備出的氯氣含氯化氫和水蒸氣，通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣；
（2）氯氣通入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（3）①根據(jù)SCN^-的電子式為可知，SCN^-中碳顯+4價，硫顯-2價，氮顯-3價，碳已經(jīng)是最高正價了，不能再被氧化了，據(jù)此答題；
②加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，說明白色沉淀為硫酸鋇，即溶液中有硫酸根離子，其中硫顯+6價，而原來SCN^-中硫顯-2價，所以被氧化的元素為硫元素，據(jù)此答題；
③利用硝酸根離子在酸性條件下有強氧化性，遇到銅被還原，生成一氧化氮，在空氣中被　氧化成紅棕色的二氧化氮氣體，可以檢驗硝酸根離子的存在，據(jù)此答題；
④SCN^-與Cl₂反應生成硫酸根和硝酸根還有二氧化碳，結合電子守恒、原子守恒和電荷守恒寫出離子方程式；

解答 解：（1）①實驗室中利用濃鹽酸和二氧化錳加熱反應生成氯氣，固體和液體加熱制備氣體選擇裝置B，反應的化學方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：B；MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
 ②利用濃鹽酸和二氧化錳制備氯氣，欲收集一瓶干燥純凈的氯氣，制備出的氯氣含氯化氫和水蒸氣，通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序為：a i h d e f g j，
故答案為：a i h d e f g j；
（2）氯氣通入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（3）①根據(jù)SCN^-的電子式為可知，SCN^-中碳顯+4價，硫顯-2價，氮顯-3價，碳已經(jīng)是最高正價了，不能再被氧化了，
故答案為：SCN^-中的碳元素是最高價態(tài)+4價；
②加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，說明白色沉淀為硫酸鋇，即溶液中有硫酸根離子，其中硫顯+6價，而原來SCN^-中硫顯-2價，所以被氧化的元素為硫元素，故答案為：硫元素；
③利用硝酸根離子在酸性條件下有強氧化性，遇到銅被還原，生成一氧化氮，在空氣中被　氧化成紅棕色的二氧化氮氣體，可以檢驗硝酸根離子的存在，據(jù)此可知實驗方案為：取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成，
故答案為：取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成；
④SCN^-與Cl₂反應生成硫酸根和硝酸根還有二氧化碳，所以它們反應的化學方程式為SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺，
故答案為：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺．

點評 本題是實驗方案的綜合題，綜合性較強，其中涉及到了離子的檢驗、氧化還原的離子方程式的書寫、實驗步驟的設計、化學計算等知識點，解題的關鍵是要掌握元素化合物的基礎知識及實驗基本操作要求．