题目内容

3.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一.某研究小组进行如下实验:采用如图1装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5
已知:①装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2═Na2S2O5
②Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成Na2SO4

(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为Na2SO3+H2SO4═Na2SO4+SO2↑+H2O.
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是过滤.
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(图2)(夹持仪器已略去)为d(填序号).
(4)检测Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成.
(5)为了研究干燥的Cl2与干燥SO2反应及进行程度.用如图3所示装置收集满干燥的Cl2,再通入干燥SO2,集气瓶中立即产生无色液体SO2Cl2,充分反应后,将液体和剩余气体分离.继续用NaOH溶液吸收分离出的气体,用足量稀盐酸酸化后,再滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,该白色沉淀是白色沉淀是BaSO4,由此可知反应后剩余气必然存在混合气体中必然存在SO2和Cl2两种气体气体,综合实验信息,请写出干燥的SO2与Cl2反应的化学方程式SO2+Cl2$\stackrel{活性炭}{?}$SO2Cl2

分析 本题是制取Na2S2O5的实验探究,考查了反应制备原理、反应混合物的分离及尾气处理,因Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成Na2SO4,利用SO42-的检验来分析有没有变质,另外还考查了SO2和Cl2反应原理的探究,只要根据氧化还原反应及质量守恒及可解决相关问题;
(1)由装置Ⅱ中发生的反应可知,装置Ⅰ中产生的气体为SO2,亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水;
(2)装置Ⅱ中获得已析出的晶体,分离固体与液态,应采取过滤操作;
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,吸收为反应的二氧化硫,应防止倒吸,且不能处于完全密闭环境中;
(4)Na2S2O5晶体在空气中易被氧化为Na2SO4,用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可;
(5)用NaOH溶液吸收分离出的气体,所得混合液用足量稀盐酸酸化后,再滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,可知原溶液里有SO42,得到的白色沉淀为BaSO4,结合单一SO2或Cl2和混合气体通入NaOH溶液的情况分析,可推测混合气体的成份.

解答 解:(1)由装置Ⅱ中发生的反应可知,装置Ⅰ中产生的气体为SO2,亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水,反应方程式为:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O,
故答案为:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O;
(2)装置Ⅱ中获得已析出的晶体,分离固体与液态,应采取过滤进行分离,
故答案为:过滤;
(3)a.装置应将导管深入氨水中可以吸收二氧化硫,但为密闭环境,装置内压强增大易产生安全事故,故错误;
b.该装置吸收二氧化硫能力较差,且为密闭环境,装置内压强增大易产生安全事故,故错误;
c.该装置不能吸收二氧化硫,所以无法实现实验目的,故错误;
d.该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应,可以吸收,且防止倒吸,故正确;
故答案为:d;
(4)Na2S2O5中S元素的化合价为+4价,因此会被氧化为为+6价,即晶体在空气中易被氧化为Na2SO4,用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可,实验方案为:取少量Na2S2O5晶体于试管中,加入适量水溶解,滴加盐酸,振荡,再滴加氯化钡溶液,有白色沉淀生成,
故答案为:取少量Na2S2O5晶体于试管中,加入适量水溶解,滴加盐酸,振荡,再滴加氯化钡溶液,有白色沉淀生成;
(5)生成的白色沉淀为BaSO4,说明NaOH溶液吸收分离出的气体成分不是单一的SO2或Cl2,而是二者的混合气体,在水溶液里发生了氧化还原反应,生成了硫酸根离子,同时也可知SO2与Cl2生成SO2Cl2的反应是可逆反应,因为反应物的转化率没有达到100%,故答案为:白色沉淀是BaSO4;混合气体中必然存在SO2和Cl2两种气体;SO2+Cl2$\stackrel{活性炭}{?}$SO2Cl2

点评 本题考查物质的制备实验、实验方案设计、物质含量的测定、氧化还原反应滴定等,难度中等,明确实验原理是解本题关键,根据物质的性质分析解答,注意元素化合物知识的积累和灵活运用

练习册系列答案
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1.为了减少CO对大气的污染,某研究性学习小组拟研究利用CO和H2O反应转化为绿色能源H2.已知:
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ•moL-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ•moL-1
H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ•moL-1
(1)写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
(2)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式如下:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•moL-1
①当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图1所示.

图中t3时引起平衡移动的条件可能是升高温度,
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3时段.
②温度为T℃时,将1mol N2和2mol H2放入容积为0.5L的密闭容器中,充分反应后测得N2的平衡转化率为50%.则反应在T℃时的平衡常数为16mol-2•L2
③目前工业合成氨的原理是:
N2+3H2 $?_{500℃、铁触媒}^{20-50MPa}$2NH3
如图2表示随条件改变,平衡体系中氨气体积分数的变化趋势.当横坐标为压强时,变化趋势正确的是(填序号,下同)c,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是a.

(3)常温下氨气和HCl均极易溶于水,现将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合,所得溶液中各离子的物质的量浓度按照由大到小的顺序排列依次为c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-).

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