Question

硫酸、鹽酸和硝酸并稱為工業(yè)上的“三大酸”，實(shí)驗(yàn)室中也常用三大酸制取某些氣體，制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示（省略加熱裝置、夾持和凈化裝置）。僅用此裝置和表中提供的部分物質(zhì)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

序號(hào)	a中的物質(zhì)	b中的物質(zhì)	c中收集的氣體	d中的物質(zhì)
甲	濃硫酸	Na2SO3	①	②
乙	濃硝酸	Cu	③	NaOH
丙	濃鹽酸	MnO2	Cl2	NaOH溶液

按要求回答下列問題：
（1）表格中①②③三種物質(zhì)分別是__________、__________、________（填化學(xué)式）。
（2）實(shí)驗(yàn)乙中生成氣體③的離子反應(yīng)方程式為________________________；某同學(xué)認(rèn)為將濃硝酸改為稀硝酸，即可以利用本套裝置制取NO氣體，該同學(xué)的設(shè)計(jì)________（填“正確”或“不正確”）。
（3）已知實(shí)驗(yàn)丙中生成氯氣的化學(xué)方程式為4HCl（濃）+MnO₂ MnCl₂+ Cl₂↑+2H₂O，在該反應(yīng)中每生成22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氯氣，被氧化HCl的物質(zhì)的量為__________，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________；d裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________。實(shí)驗(yàn)室還可以用高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，完成并配平該反應(yīng)的離子方程式：
____ MnO₄^－+ ____ H⁺ + ____ Cl^－ ____ Mn²⁺ + ____ Cl₂↑+ ____  _________

Answer 1

（1）SO₂；NaOH；NO₂ （2）Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑；不正確
（3）2.0mol；2.0mol；Cl₂＋2OH^－＝Cl^－＋ClO^－＋H₂O；2、16、10、2、5、8H₂O

試題分析：（1）濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、SO₂和水，因此c中收集到的氣體是SO₂。SO₂有毒屬于大氣污染物，需要尾氣處理，則d中盛放的溶液是氫氧化鈉，用來吸收SO₂，防止污染空氣。濃硝酸與銅反應(yīng)生成硝酸銅、NO₂和水，則c中收集的氣體是NO₂。
（2）濃硝酸與銅反應(yīng)的離子方程式為Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑；由于裝置含有空氣，能把生成的NO氧化轉(zhuǎn)化為NO₂，得不到NO，所以是不正確的。
（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氯氣的物質(zhì)的量＝22.4L÷22.4L/mol＝1.0mol，則根據(jù)氯原子守恒可知，被氧化的氯化氫的物質(zhì)的量是1.0mol×2＝2.0mol；反應(yīng)中氯元素的化合價(jià)從－1價(jià)升高到0價(jià)，失去1個(gè)電子，所以生成1.0mol氯氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是2.0mol。氯氣有毒需要尾氣處理，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為Cl₂＋2OH^－＝Cl^－＋ClO^－＋H₂O；根據(jù)方程式可知，反應(yīng)中Mn元素的化合價(jià)從＋7價(jià)降低到＋2價(jià)，得到5個(gè)電子。氯元素的化合價(jià)從－1價(jià)升高到0價(jià)，失去1個(gè)電子，所以根據(jù)電子得失守恒可知氧化劑MnO₄^－與還原劑Cl^－的物質(zhì)的量之比是1:5。根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還有水生成，所以反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^－+ 16 H⁺ + 10 Cl^－＝2Mn²⁺ + 5Cl₂↑+8H₂O。