Question

15．某下组同学欲研究SO₂的性质．
（1）将相关的含硫物质分为如下表所示3组．第3组中物质X的化学式是H₂SO₄．

第1组	第2组	第3组
S（单质）	SO2、H2SO4、Na2SO3、NaHSO3	SO3、X、Na2SO4、NaHSO4

（2）利用如图所示的装置研究SO₂的性质：

①在B中检验SO₂的氧化性，则B中发生的化学反应方程式：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O．
②在C中装KMnO₄溶液，目的是检验SO₂的还原性，溶液逐渐褪色．生成Mn²⁺．同时pH降低．则C中反应的离子方程式为5SO₂+2H₂O+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
③在D中有40mL2.5mol/LNaOH溶液，反应后增重4，则装置D中发生反应的总化学方程式是5SO₂+8NaOH=3Na₂SO₃+2NaHSO₃+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）将相关的含硫物质依据硫元素化合价分组，第3组物质中硫元素的化合价都是+6价，判断X为+6价的酸为H₂SO₄ ；
（2）研究SO₂的性质：A中硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫，B中二氧化硫与硫化氢发生氧化还原反应生成单质S；C中二氧化硫与KMnO₄溶液发生氧化还原反应；D为尾气处理装置，二氧化硫与NaOH反应，E可防止二氧化硫排放在环境中，以此来解答．
①二氧化硫与硫化氢发生氧化还原反应生成单质S，二氧化硫中硫从+4降为0价，表现为氧化性；
②SO₂被氧化时，S元素的化合价由+4价升高为+6，Mn元素的化合价是从+7价降低到了+2价，氧化还原反应中，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据电子守恒、原子守恒书写方程式；
③若装置F中有40mL 2.5mol•L^-1NaOH溶液，反应后增重4.8g，吸收的为二氧化硫气体，依据反应方程式及二氧化硫氢氧化钠物质的量进行分析判断生成产物，然后写出反应的化学方程式即可．

解答 解：（1）将相关的含硫物质依据硫元素化合价分组，依据第3组物质中硫元素的化合价都是+，6价，按照氧化物、酸、正盐、酸式盐的顺序排列下来，判断X为+6价的酸为H₂SO₄，
故答案为：H₂SO₄；
（2）①A中硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体，反应的化学方程式为Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，B中二氧化硫与硫化氢发生氧化还原反应生成单质S，该反应为SO₂+2H₂S═3S↓+2H₂O，实验现象为淡黄色沉淀生成，二氧化硫中S元素的化合价降低，则二氧化硫具有氧化性，
故答案为：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O；
②在C中装KMnO₄溶液，二氧化硫具有还原性，两者反应，Mn元素的化合价是从+7价降低到了+2价，降低了5，硫元素的化合价从+4价升高到了+6价，升高了2价，所以最小公倍数为10，Mn元素前边系数是2，SO₂前边系数是5，根据原子守恒电荷守恒，化学反应方程式为：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄，离子方程式为：5SO₂+2H₂O+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案为：5SO₂+2H₂O+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
③若n（SO₂）：n（NaOH）=1：2反应按照反应：SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；若n（SO₂）：n（NaOH）=1：1，反应按照反应SO₂+NaOH═NaHSO₃；装置D中有40mL 2.5mol•L^-1 NaOH溶液中n（NaOH）=0.1mol，n（SO₂）=$\frac{4g}{64g/mol}$=0.0625mol；所以生成产物为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠；设生成亚硫酸钠xmol、亚硫酸氢钠ymol，2x+y=0.1mol，x+y=0.0625，解得：x=0.0375mol，y=0.025mol，即n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=3：2，所以反应的化学方程式为：5SO₂+8NaOH=3Na₂SO₃+2NaHSO₃+3H₂O，
故答案为：5SO₂+8NaOH=3Na₂SO₃+2NaHSO₃+3H₂O．

点评 本题考查物质制备实验及性质实验，主要考查了二氧化硫的化学性质及检验方法，题目难度中等，明确各装置的作用及发生的化学反应是解答本题的关键，注意掌握二氧化硫的性质及检验方法．