Question

13．（1）某化学探究小组欲对SO₂的化学性质进行如下探究，请你帮助他完成实验报告．

物质	类别	化学性 质预测	实验验证
			实验操作	实验现象	实质（用离子 方程式表示）
二氧 化硫	酸性 氧化物	与水 反应	将盛满SO2气体的试管倒立在水中，并测定试管中溶液的pH	①	SO2+H2O ?H2SO3
		与碱 反应	②	出现白 色沉淀	③

（2）该探究小组还根据SO₂中S元素的化合价，预   测并通过实验探究SO₂的其他性质．探究过程中选用的实验药品有：浓硫酸、亚硫酸钠固体、Na₂S溶液、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液等．探究过程的实验装置图如图所示，请回答下列问题．
①请你完成下列表格．

装置	药品	作用
A		验证二氧化硫的还原性
B
C	品红溶液

②A中发生反应的离子方程式为5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
③实验时C中的实验现象是品红溶液褪色．
④D装置的作用是防倒吸．E是尾气处理装置，有人认为E装置中可以加入足量的Ba（NO₃）₂溶液，你认为是否合理，请结合离子方程式加以说明：不合理，因为发生的反应为3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，生成的NO仍然对环境有污染．

Answer 1

分析 （1）①二氧化硫溶于水且和水反应生成亚硫酸，导致试管内气体的压强变小，试管中水面上升；亚硫酸是酸，所以其水溶液的PH小于7；
②验证二氧化硫与碱反应时，由于题目要求“出现白色沉淀”，因此不能用NaOH、KOH等碱溶液，必须用Ba（OH）₂或Ca（OH）₂等碱溶液；
③二氧化硫和Ba（OH）₂或Ca（OH）₂等碱溶液反应生成CaSO₃或BaSO₃沉淀；
（2）二氧化硫中硫元素的化合价是+4价，属于中间价态，预测其既有氧化性又有还原性，和氧化剂反应表现为还原性；和还原剂反应表现为氧化性；根据所提供的药品，验证二氧化硫的还原性，可选择具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液．品红溶液显然是验证二氧化硫的漂白性，现象是品红溶液褪色．具有还原性的Na₂S判断SO₂具有氧化性．二氧化硫的水溶液呈酸性，在酸性环境中NO₃^-可将溶液中+4价的S氧化为SO₄^2-并生成BaSO₄沉淀，同时NO₃^-被还原为NO，带来新的污染．

解答 解：（1）①二氧化硫在水中的溶解度较大，且二氧化硫和水反应生成亚硫酸，导致试管内气体的压强变小，试管中水面上升；亚硫酸是酸，所以其水溶液的PH小于7；
②验证二氧化硫与碱反应时，由于题目要求“出现白色沉淀”，因此不能用NaOH、KOH等碱溶液，必须用Ba（OH）₂或Ca（OH）₂等碱溶液；
③将SO₂气体通入澄清石灰水中；SO₂+Ca²⁺+2OH^-=CaSO₃↓+H₂O，将SO₂气体通入Ba（OH）₂中；SO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₃↓+H₂O，
故答案为：①试管中液面上升，溶液pH＜7；②将二氧化硫气体通入足量澄清石灰水[或Ba（OH）₂溶液]中；③SO₂+Ca²⁺+2OH^-=CaSO₃↓+H₂O（或SO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₃↓+H₂O）；
（2）①二氧化硫中硫元素的化合价是+4价，属于中间价态，预测其既有氧化性又有还原性，高锰酸钾有强氧化性，如果二氧化硫能使高锰酸钾褪色，验证二氧化硫有还原性，硫化钠有还原性，如果二氧化硫和硫化钠反应，验证二氧化硫有氧化性，二氧化硫能使品红溶液褪色，验证二氧化硫的漂白性，
故答案为：

装置	药品	作用
A	酸性高锰酸钾溶液
B	Na2S溶液	验证二氧化硫的氧化性
C		验证二氧化硫的漂白性

②二氧化硫有还原性，高锰酸钾有氧化性，二氧化硫和高锰酸钾能发生氧化还原反应，离子方程式为5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
③通入SO₂气体，品红溶液褪色，故答案为：品红溶液褪色；
④D两端都是短管，所以能防倒吸；E是尾气处理装置，有人认为E装置中可以加入足量的Ba（NO₃）₂溶液，3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，生成的NO仍然对环境有污染，起不到尾气处理作用，所以不合理，
故答案为：防倒吸；不合理，因为发生的反应为3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，生成的NO仍然对环境有污染．

点评 本题主要考查了探究SO₂的化学性质实验操作，掌握实验的原理及二氧化硫的性质是解题的关键，题目难度中等．