Question

二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义．
（1）工业上用黄铁矿（FeS₂，其中S元素为-l价）在高温下和氧气反应制备SO₂：4FeS₂+11O₂8SO₂+2Fe₂O₃，该反应中被氧化的元素是______（填元素符号）．当该反应转移2.75mol电子时，生成的二氧化硫在标准状况下的体积为______L．
（2）实验室中用如图1所示的装置测定SO₂催化氧化为SO₃，的转化率．（已知SO₃熔点为16.8℃，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略空气中CO₂的影响．）

①简述使用分液漏斗向圆底烧瓶中滴加浓硫酸的操作是______．
②实验过程中，需要通入氧气．试写出一个用图2所示装置制取氧气的化学方程式______．
③当停止通入SO₂，熄灭酒精灯后，需要继续通一段时间的氧气，其目的是______．
④实验结束后，若装置D增加的质量为m g，装置E中产生白色沉淀的质量为n g，则此条件下二氧化硫的转化率是______（用含字母的代数式表示，不用化简）．
（3）某学习小组设计用如图3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______．
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：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀
上述方案中合理的是______（填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；试管b中发生反应的离子方程式为______．
③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时，该溶液中c（Na⁺）=______（用含硫微粒浓度的代数式表示）．

Answer 1

解：（1）氧化还原反应4FeS₂+11O₂8SO₂+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2.75mol电子时，生成的二氧化硫的物质的量为0.5mol，在标准状况下的体积为11.2L，故答案为：Fe、S；11.2；
（2）①分液漏斗的使用方法：打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，慢慢滴加，故答案为：打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，慢慢滴加；
②氯用图2所示装置制取氧气，即加热固体的方法制氧气，可以让氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解获得氧气，方程式为：2KClO₃2KCl+O₂↑，
故答案为：2KClO₃2KCl+O₂↑；
③为确保实验的准确度，要保证二氧化硫和三氧化硫的量的测定准确，当停止通入SO₂，熄灭酒精灯后，需要继续通一段时间的氧气，可以让装置中的二氧化硫和三氧化硫充分被后面的装置吸收，故答案为：使残留在装置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸收；
④装置D增加的质量为mg，及生成三氧化硫的质量是mg，物质的量是，装置E中产生白色沉淀的质量为ng，则吸收的二氧化硫的物质的量是，则二氧化硫的转化率=×100%，故答案为：×100%；
（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，故答案为：试管a中出现淡黄色浑浊；
②方案I：向第一份溶液中加入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，
方案Ⅱ：向第二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Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，证明溶液汇总出现硫酸根离子，是二氧化硫在酸性环境下和氯水反应生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，故答案为：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
③将二氧化硫通入到盛有氢氧化钠的试管c中，所得溶液中存在电荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），溶液显示中性，所以c（H⁺）=c（OH^-），此时：c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故答案为：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）．
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根据分液漏斗的使用方法来回答；
②氯酸钾受热分解可以获得氧气；
③为确保实验的准确度，要保证二氧化硫和三氧化硫的量的测定准确；
④根据质量守恒以及转化率=×100%来计算；
（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氯气具有氧化性，可以将二氧化硫氧化到最高价的硫酸；
③根据溶液中的电荷守恒来回答．
点评：本题考查了二氧化硫性质应用和实验验证，实验设计的步骤和实验方案的确定应根据题干要求分析判断，关键是读懂题干信息，依据题干条件计算判断，题目较难．