20．(12分)(2010·广东卷)某研究小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH===__________________________________。
(2)反应Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________。
(3)吸收尾气一段时间后，吸收液(强碱性)中肯定存在Cl－、OH－和SO，请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气中CO2的影响)。
①提出合理假设。
假设1：只存在SO；
假设2：既不存在SO，也不存在ClO－；
假设3：_______________________________。
②设计实验方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论。
限选实验试剂：3 mol·L－1 H2SO4、1 mol·L－1 NaOH、0.01 mol·L－1KMnO4、淀粉－KI溶液、紫色石蕊试液。
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实验步骤 |
预期现象和结论 |
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步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3
mol·L－1
H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中。 |
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步骤2： |
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步骤3： |
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解析：本题主要考查实验设计与评价能力，背景知识为氧化还原反应，意在考查考生的实验设计能力，分析与解决问题的能力，本题在对考生实验评价能力的考查上具有特别的价值，是一个既具有新颖性，又不失经典性的好题。(1)SO2与过量NaOH反应的产物为Na2SO3与H2O；(2)在反应中，硫元素的化合价升高，所以Na2SO3为还原剂；(3)SO具有较强的还原性，而ClO－具有极强的氧化性，ClO－与SO是不能共存的，所以假设3为：只存在ClO－，实验设计只要求证实酸化后的溶液是具有氧化性，还是具有还原性，还是既不具有氧化性，也不具有还原性，若加入淀粉－KI溶液会出现蓝色，证明存在ClO－，若加入KMnO4溶液时，KMnO4溶液褪色，证明存在SO，若两种现象均无，则假设2成立。
答案：(1)Na2SO3+H2O (2)Na2SO3
(3)①只存在ClO－
②
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步骤2：向A试管中滴加1-2滴0.01
mol·L－1
KMnO4溶液。 |
(ⅰ)若溶液褪色，则假设1成立； (ⅱ)若溶液不褪色，则假设2或3成立。 |
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步骤3：向B试管中滴加1-2滴淀粉－KI溶液。 |
(ⅰ)若溶液变蓝色，则假设3成立； (ⅱ)若溶液不变蓝色，结合步骤2中的(ⅱ)，则假设2成立。 |
19．(18分)(2010·北京市海淀区期中)Ⅰ.某校化学实验小组探究浓度对化学反应速率的影响，并测定(NH4)2S2O8和KI反应的化学反应速率。进行如下实验探究：
[实验原理]
(NH4)2S2O8和KI反应的离子方程式为：
S2O+2I－===2SO+I2 ①
平均反应速率的计算式为v(S2O)＝。
实验时，向KI、Na2S2O3和淀粉指示剂混合溶液中加入(NH4)2S2O8溶液，不断搅拌。
在反应①进行的同时，发生反应：
2S2O+I2===S4O+2I－ ②
反应①生成的I2立即与S2O反应，生成无色的S4O和I－。S2O耗尽时，反应①继续生成的I2才与淀粉作用呈现蓝色。从加入(NH4)2S2O8溶液到出现蓝色的时间为Δt。
[实验内容]
(1)实验小组设计的实验记录表和数据记录如下，请将表中字母表示的空格填上。
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实验编号 |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
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试剂用量(mL) |
0.20
mol·L－1(NH4)2S2O8溶液 |
20.0 |
10.0 |
b_ |
20.0 |
20.0 |
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0.20
mol·L－1KI溶液 |
20.0 |
20.0 |
20.0 |
10.0 |
5.0 |
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0.010
mol·L－1Na2S2O3溶液 |
a_ |
8.0 |
8.0 |
8.0 |
8.0 |
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0.2%
淀粉溶液 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
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0.20
mol·L－1KNO3溶液 |
0 |
0 |
0 |
10.0 |
c_ |
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0.20
mol·L－1(NH4)2SO4溶液 |
0 |
10.0 |
15.0 |
0 |
0 |
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20℃时，反应时间Δt(s) |
32 |
67 |
130 |
66 |
135 |
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为了使溶液的离子强度和总体积保持不变，减少的(NH4)2S2O8溶液或KI溶液的用量，分别用(NH4)2SO4溶液或KNO3溶液补足；溶液混合后体积不变。 |
(2)为了使反应充分进行，减少数据误差，实验过程中应该不断进行的操作是________。
(3)第①组实验的v(S2O)＝________mol·(L·s)－1。
(4)根据上表数据分析，可以得到的结论有(写出一条即可)__________________________________________。
Ⅱ.实验小组查资料得知，向含有Na2CO3的Na2S溶液中通入SO2，可以制备上述实验所需的Na2S2O3。反应如下：
Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2
2Na2S+3SO2===2Na2SO3+3S↓
Na2SO3+S===Na2S2O3
该小组根据上述原理设计如图所示装置制备Na2S2O3。
(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置①、②中盛放的试剂依次是①____________；②____________。
(2)实验过程中，随着气体的通入，装置①中有大量黄色固体析出，继续通入气体，可以观察到的现象是________________。
(3)反应结束后，从制得的Na2S2O3稀溶液中得到Na2S2O3·5H2O晶体的主要操作包括：__________________。
解析：Ⅰ.(1)对题中实验记录表和数据记录进行分析，第②、④组实验中溶液的总体积为50 mL，为了保持溶液的总体积不变，故a为8.0；b为5.0；c为15.0。(2)为了使反应充分进行，减少数据误差，实验过程中应该不断进行搅拌。(3)第①组实验的v(S2O)＝0.010 mol·L－1×0.008 L×/(0.05 L×32 s)＝2.5×10－5mol·(L·s)－1。(4)本题答案较开放，根据表中数据分析，可以得到的结论有：反应物浓度增大反应速率加快；反应速率变化和反应物起始浓度变化存在比例关系；反应物浓度对反应速率的影响和化学计量数无关等。
Ⅱ.(1)①中盛放Na2S溶液、Na2CO3溶液；多余的尾气用NaOH溶液吸收，即②为NaOH溶液。(2)实验过程中，随着气体的通入，装置①中有大量黄色固体析出，继续通入气体，Na2SO3与S反应生成Na2S2O3，可以观察到的现象是沉淀逐渐消失。(3)反应结束后，从制得的Na2S2O3稀溶液中得到Na2S2O3·5H2O晶体的主要操作包括：加热浓缩、冷却结晶、过滤。
答案：Ⅰ.(1)a 8.0 b 5.0 c 15.0
