Question

2．某學(xué)習(xí)小組推測(cè)SO₂能與強(qiáng)氧化劑Cl₂反應(yīng)生成SO₂Cl₂，為此進(jìn)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(huì)產(chǎn)生白霧．
【討論】（1）SO₂Cl₂中S元素的化合價(jià)是+6．
（2）實(shí)驗(yàn)中制取的SO₂和Cl₂在混合前都必須提純和干燥．用高錳酸鉀和濃鹽酸制氯氣的化學(xué)方程式是KMnO₄+16Cl（濃）=MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O+KCl．
【實(shí)驗(yàn)探究】
1．實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生，充分反應(yīng)后，將無色液體和剩余氣體分離，分別對(duì)無色液體和剩余氣體進(jìn)行如下探究．
Ⅰ．探究反應(yīng)產(chǎn)物．
向所得無色液體中加入水，立即產(chǎn)生白霧，振蕩，靜置，得無色溶液．經(jīng)檢驗(yàn)：該無色溶液中的陰離子（除OH^-外）只有SO₄^2-、Cl^-，則證明無色液體為SO₂Cl₂．
（3）SO₂Cl₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
Ⅱ．探究反應(yīng)進(jìn)行的程度．
（4）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(chǎn)生白色沉淀，證明SO₂與Cl₂的反應(yīng)是可逆反應(yīng)．闡述證明SO₂與Cl₂是可逆反應(yīng)的理由由實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)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(shí)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(yīng)是可逆反應(yīng)
【質(zhì)疑】有同學(xué)提出：教材習(xí)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(huì)產(chǎn)生白霧．SO₂與Cl₂ 反應(yīng)若還能生成SOCl₂則無法證明生成的是SO₂Cl₂．
（5）SOCl₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl．小組討論后認(rèn)為不會(huì)生成SOCl₂，理由是SO₂ 與SOCl₂中硫元素均為+4價(jià)，SO₂與Cl₂反應(yīng)不會(huì)生成SOCl₂．

Answer 1

分析 【討論】（1）該化合物中O元素化合價(jià)為-2價(jià)、Cl元素化合價(jià)為-1價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0確定S元素化合價(jià)；
（2）用高錳酸鉀和濃鹽酸制氯氣，反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低到+2價(jià)，被還原，KMnO₄為氧化劑，Cl元素化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，被氧化，HCl為還原劑，結(jié)合得失電子守恒、原子守恒書寫方程式；
【實(shí)驗(yàn)探究】Ⅰ．探究反應(yīng)產(chǎn)物：
（3）SO₂Cl₂和H₂O反應(yīng)產(chǎn)生白霧，經(jīng)檢驗(yàn)：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(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式；
Ⅱ．探究反應(yīng)進(jìn)行的程度．
（4）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(yīng)，硫酸根離子和鹽酸酸化的氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀；
【質(zhì)疑】（5）SOCl₂遇水產(chǎn)生白霧，說明生成HCl，Cl元素化合價(jià)不變，則S元素化合價(jià)不變，所以同時(shí)生成二氧化硫；根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式．

解答 解：【討論】（1）SO₂Cl₂中O元素化合價(jià)為-2價(jià)、Cl元素化合價(jià)為-1價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0知，S元素化合價(jià)=0-（-2）×2-（-1）×2=+6，
故答案為：+6；
（2）用高錳酸鉀和濃鹽酸制氯氣，反應(yīng)中KMnO₄所含Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為MnCl₂中+2價(jià)，共降低5價(jià)，HCl所含Cl元素化合價(jià)由-1價(jià)升高為氯氣中0價(jià)，共升高2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為10，故KMnO₄的系數(shù)為2、Cl₂的系數(shù)為5，根據(jù)Mn原子守恒可知MnCl₂的系數(shù)為2，由K原子守恒可知KCl系數(shù)為2，根據(jù)Cl原子守恒HCl的系數(shù)為16，再由H原子守恒可知水的系數(shù)為8，故配平后為2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂+8H₂O，
故答案為：2KMnO₄+16HCl═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O；
【實(shí)驗(yàn)探究】Ⅰ．探究反應(yīng)產(chǎn)物：
（3）SO₂Cl₂和H₂O反應(yīng)產(chǎn)生白霧，經(jīng)檢驗(yàn)：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(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式為SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，
故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
Ⅱ．探究反應(yīng)進(jìn)行的程度．
（4）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(yīng)，硫酸根離子和鹽酸酸化的氯化鋇反應(yīng)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(chǎn)生白色沉淀，說明剩余氣體時(shí)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(yīng)是可逆反應(yīng)，
故答案為：由實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)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(shí)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(yīng)是可逆反應(yīng)；
【質(zhì)疑】（5）SOCl₂遇水產(chǎn)生白霧，說明生成HCl，Cl元素化合價(jià)不變，則S元素化合價(jià)不變，所以同時(shí)生成二氧化硫，反應(yīng)方程式為SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl；
SO₂ 與SOCl₂中硫元素均為+4價(jià)，SO₂與Cl₂反應(yīng)如果生成SOCl₂，Cl元素化合價(jià)降低、S元素化合價(jià)不變，不符合氧化還原反應(yīng)特點(diǎn)，所以不會(huì)生成SOCl₂，
故答案為：SOCl₂+H₂O=SO₂+2HCl；SO₂ 與SOCl₂中硫元素均為+4價(jià)，SO₂與Cl₂反應(yīng)不會(huì)生成SOCl₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)，為高頻考點(diǎn)，涉及化合價(jià)的判斷、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識(shí)運(yùn)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(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是證明SO₂與Cl₂是可逆反應(yīng)的理由．