Question

3．二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用．探究二氧化硫的制取和性质都有着非常重要的意义．
（1）工业上用黄铁矿（FeS₂，其中S元素为-1价）在高温下和氧气反应制备SO₂：

该反应中被氧化的元素是S、Fe（填元素符号）．当该反应转移5.50mol电子时，生成的二氧化硫在标准状况下的体积为22.4L．
（2）①实验室可用70%的浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，如果能控制反应速度，下图中可选用的发生装置是a d（填写字母）．

②若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L（标准状况）二氧化硫，如果已有25.2%亚硫酸钠（质量分数）被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠26.1g（保留一位小数）．
（3）某化学兴趣小组设计用如图装置验证二氧化硫的化学性质．

①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为a试管中有淡黄色沉淀生成．
②为验证二氧化硫的还原性，充分反应后，取试管b中的溶液分成三份，分别进行如下实验：
方案Ⅰ：向第一份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
上述方案中合理的是II（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；试管b中发生反应的离子方程式为Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）氧化还原反应中，化合价升高的元素在反应中被氧化，根据电子守恒确定转移电子的量与二氧化硫的量之间的关系；
（2）①实验室可用70%的浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，为固体与液体反应不加热装置，能控制反应速度，利用分液漏斗控制液体的加入；
②由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，根据关系式及二氧化硫的物质的量计算出需要亚硫酸钠的质量；设没有变质的亚硫酸钠为100g，根据变质的质量计算出变质后溶液中亚硫酸钠的质量分数，再计算出需要变质后的亚硫酸钠的质量；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低价的硫化钠发生氧化还原反应；
②氯水中含有氯气，氯水中还含有次氯酸、HCl，氯气具有氧化性，可以将二氧化硫氧化到最高价的硫酸．

解答 解：（1）氧化还原反应4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合价升高的Fe、S元素在反应中被氧化，该反应生成8mol的二氧化硫，转移电子的物质的量为44mol，所以当该反应转移5.50mol电子时，生成的二氧化硫的物质的量为1mol，在标准状况下的体积为22.4L，
故答案为：S、Fe； 22.4；
（2）①实验室可用70%的浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，为固体与液体反应不加热装置，能控制反应速度，利用分液漏斗控制液体的加入，有a、d符合，
故答案为：a、d；
②由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需称取亚硫酸钠的质量为：m（Na₂SO₃）=126g•mol^-1×$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=18.9g；
设没有变质的亚硫酸钠为100g，则有25.2g亚硫酸钠被氧化成硫酸钠，25.2g亚硫酸氧化为硫酸钠后质量变为：25.2g×$\frac{142}{126}$=28.4g，则有25.2%亚硫酸钠被氧化为硫酸钠的样品中亚硫酸钠的质量分数为$\frac{100g-25.2g}{100g-25.2g+28.4g}$×100%≈72.5%，
因此称取变质后样品的质量应为$\frac{18.9g}{72.5%}$≈26.1g，
故答案为：26.1；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低价的硫化钠发生氧化还原反应，生成淡黄色的沉淀S，所以能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为a试管中有淡黄色沉淀生成，
故答案为：a试管中有淡黄色沉淀生成；
②氯水中含有氯气，氯水中还含有次氯酸、HCl，氯气和次氯酸具有强氧化性，
方案I：向第一份溶液加入品红溶液，红色褪去，可以是氯水中含有的漂白性物质次氯酸起的作用；
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，证明溶液中含硫酸根离子，是二氧化硫在酸性环境下被氯水氧化生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，S元素的化合价升高，体现二氧化硫的还原性，则实验设计合理，
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可能是氯水中的氯离子产生的作用，
故答案为：II；Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-．

点评 本题考查二氧化硫的性质，侧重分析与应用计算能力的考查，二氧化硫具有氧化性、还原性、漂白性，注意该实验的目的，能从化合价变化上来分析解答，题目难度中等．