题目内容
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 。
③实验时C中的实验现象是 。
④D装置的作用是 。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: 。
(1)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
②5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+
③品红溶液褪色
④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
解析
某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了如下实验，实验装置如图所示。
实验步骤：
①先连接如图所示的装置，检查好气密性，再加入试剂；
②加热A试管，待B试管中品红溶液退色后，熄灭酒精灯；
③将Cu丝向上抽动离开液面。
请回答下列问题：
(1)A试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)能够证明铜与浓硫酸反应生成气体的实验现象是 。
(3)在盛有BaCl2溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其中的溶液分成两份，分别滴加下列溶液，将产生沉淀的化学式填入表中对应的位置。
| 滴加的溶液 | 氯水 | 氨水 |
| 沉淀的化学式 | | |
写出其中SO2表现还原性的离子反应方程式： 。
(4)实验完毕后，先熄灭酒精灯，由于导管E的存在，试管B中的液体不会倒吸入试管A中，其原因是 。
(5)实验完毕后，装置中残留的气体有毒，不能打开导管上的胶塞。为了防止该气体排入空气中污染环境，拆除装置前，应当采取的操作是 。
(6)将SO2气体通入含有n mol Na2S的溶液中，充分反应后，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO2气体 mol(不考虑溶解的SO2)。
某化学研究性学习小组对硫酸铜分解气体产物的成分进行如下探究:
【查阅资料】
硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体,温度不同时,气体可能为SO3,SO2和O2中的一种、两种或三种。
【提出假设】
假设1:气体产物只有一种;
假设2:气体产物只有两种;
假设3:气体产物有三种。
(1)若假设1成立,则产物气体的成分是 ;若假设2成立,则产物气体的成分是 。
【实验及结果讨论】
(2)甲同学将分解生成的气体依次通过盛浓硫酸和KMnO4酸性溶液的洗气瓶,能说明产物气体中含SO2的现象是 ,该现象说明SO2具有的性质是 ,实验中还发现盛浓硫酸的洗气瓶质量明显增加,原因是 。
(3)乙同学将分解生成的气体通过碱石灰后,再收集测定剩余气体的体积,在不同温度下进行3组实验。请完成下表(实验中硫酸铜均完全分解):
| 实验 序号 | 称取CuSO4 的质量/g | 碱石灰的 增加质量/g | 剩余气体的体积(折算 成标准状况下)/mL | 结论 |
| Ⅰ | 6.4 | | | 假设1成立 |
| Ⅱ | 6.4 | 2.88 | 224 | |
| Ⅲ | 6.4 | 2.56 | 448 | |
硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得。已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在。
（1）某研究小组设计的制备Na2S2O3·5H2O的装置和部分操作步骤如下。
Ⅰ.打开K1关闭K2，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸，加热。
Ⅱ.C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少，当C中溶液的pH 接近7时，打开K2，关闭K1即停止C中的反应，停止加热。
Ⅲ.过滤C中的混合液。
Ⅳ.将滤液经过 、 、过滤、洗涤、烘干，得到产品Na2S2O3·5H2O。
①Ⅱ中，“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是 （用离子方程式表示）。
②Ⅳ中，操作步骤是 、 。
③装置B中盛放的试剂是（填化学式） 溶液。
④有一小组在实验中发现，二氧化硫气体产生缓慢以致后续现象不明显，但又不存在气密性问题，请你推测可能的原因 。
（2）常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2＋的浓度，步骤如下：取废水25.00 mL，控制适当的酸度加入足量 K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解，此时CrO42-全部转化为Cr2O72-；再加过KI溶液，充分反应后得混合溶液V mL，将其平均分成4等份，加入淀粉溶液作指示剂，用0.001 0 mol·L－1的Na2S2O3溶液进行滴定，反应完全时，相关数据记录如下表所示：
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 消耗Na2S2O3标准 | | | | |
| 溶液的体积/mL | 18.02 | 17.98 | 18.00 | 20.03 |
部分反应离子方程式为：
①Cr2O72-＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O；
②I2＋2S2O32-=2I－＋S4O62-。
则判断达到滴定终点的现象是 ，废水中Ba2＋的物质的量浓度 _。
请分析回答某同学在探究浓硫酸、稀硫酸、浓硝酸、稀硝酸分别与铜反应的实验中发现的有关问题。
Ⅰ.探究上述四种酸的氧化性相对强弱及其与铜反应的还原产物的性质
(1)分别向盛有等量铜片的四支试管中加入等体积的浓硫酸、稀硫酸、浓硝酸、稀硝酸,实验结果记录如下表:
| | 酸 | 实验结果 |
| a | 浓硫酸 | 加热后发生反应,产生无色刺激性气体 |
| b | 稀硫酸 | 加热也不发生反应 |
| c | 浓硝酸 | 不加热即发生反应,产生红棕色气体 |
| d | 稀硝酸 | 微热发生反应,产生无色气体 |
①由上表中实验结果,四种酸的氧化性由强到弱的顺序是 。
②由上表可知,铜与稀硫酸在加热条件下不反应,但若同时通入O2,铜片能逐渐溶解,溶液变为蓝色。写出该反应的化学方程式:
(2)先将铜与浓硫酸反应产生的气体X持续通入如图所示装置中,一段时间后再将铜与浓硝酸产生的气体Y也持续通入该装置中,则整个过程中可观察到的现象包括 (填字母)。
A.通入X气体后产生白色沉淀
B.通入X气体后溶液无明显现象
C.通入Y气体后产生沉淀
D.通入Y气体后沉淀溶解
E.通入Y气体后溶液中无明显现象
由此可得到的结论是 (填字母)。
A.硝酸的酸性比硫酸强
B.H2SO3的酸性比盐酸强
C.HNO3能氧化H2SO3(或SO2)
D.BaSO4既不溶于水也不溶于HNO3溶液
Ⅱ.如图是某同学探究铜与稀硝酸反应的还原产物的实验装置图,请回答下列问题:
(1)写出铜与稀硝酸反应的离子方程式: 。
(2)已知装置气密性良好,请简述利用该装置证明铜与稀硝酸反应生成的气体产物是NO的操作过程:
