Question

18．节日期间因燃放鞭炮会引起空气中SO₂含量增高，造成大气污染．实验小组同学欲测定空气中SO₂的含量，并探究SO₂的性质．

I．某实验小组同学拟用如图1所示简易装置测定空气中SO₂的含量．
实验操作如下：按图连接好仪器，检查装置气密性后，在广口瓶中盛放足量的H₂O₂水溶液，用规格为20mL的针筒抽气100次，使空气中的SO₂被H₂O₂水溶液充分吸收（SO₂+H₂O₂=H₂S0₄）．在吸收后的水溶液中加入足量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，经过滤、洗涤、干燥等步骤后进行称量，得白色固体0.233mg．
（1）计算所测空气中SO₂含量为0.032mg•L^-1．
（2）已知常温下BaS0₃的Ksp为5.48x10^-7，饱和亚硫酸溶液中c（S0₃^2-）=6.3x10^-8{mol•L^-1．
有同学认为以上实验不必用H₂O₂吸收SO₂，直接用O.1mol•L^-1BaCl₂溶液来吸收S0₂即可产生沉淀．请用以上数据分析这样做是否可行c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，不会生成沉淀，不可以用氯化钡溶液吸收二氧化硫．
U．另一实验小组同学依据SO₂具有还原性，推测SO₂能被C1₂氧化生成SO₂C1₂．
用如图2所示装置收集满C1₂，再通入SO₂，集气瓶中立即产生无色液体，充分反应后，将液体和剩余气体分离，进行如下研究．
（3）写出二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气的离子方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（4）研究反应的产物．向所得液体中加水，出现白雾，振荡、静置得到无色溶液．经检验该溶液中的阴离子（除OH^-外）只有S0₄^2-、C1^-，证明无色液体是SO₂C1₂．
写出SO₂C1₂与H₂O反应的化学方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（5）研究反应进行的程度．用NaOH溶液吸收分离出的气体，用盐酸酸化后，再滴加BaCl₂溶液．产生白色沉淀．
①该白色沉淀的成分是BaSO₄．
②SO₂和C1₂生成SO₂C1₂的反应是可逆反应（填“是”或“不是”），阐述理由由于白色沉淀是BaSO₄，所以反应后的混合气体中必然存在SO₂和Cl₂两种气体．因此SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反应为可逆反应．

Answer 1

分析 （1）根据S原子质量守恒，生成硫酸钡的物质的量就等于二氧化硫的物质的量，计算出空气中二氧化硫的含量；
（2）根据亚硫酸钡的溶度积，比较溶液中的c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）乘积与K_SP（BaSO₃）大小关系，从而判断是否生成沉淀；
（3）二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气、氯化锰和水；
（4）SO₂Cl₂与H₂O反应生成硫酸和氯化氢；
（5）SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反应为可逆反应，SO₂Cl₂分解得到的氯气和二氧化硫在水溶液中发生氧化还原反应生成硫酸和氯化氢，硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀．

解答 解：（1）白色沉淀是硫酸钡沉淀，物质的量是：$\frac{0.233×1{0}^{-3}g}{233g/mol}$=1×10^-6mol，取样处空气中SO₂含量为：$\frac{1×1{0}^{-6}mol×64×1{0}^{3}mg/mol}{0.02L×100}$=0.032mg/L，
故答案为：0.032；
（2）因溶液中c（Ba²⁺）=0.1mol/L，c（SO₄^2-）≤6.3×10^-8mol/L，其离子积c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，所以直接用直接用0.1mol/L BaCl₂溶液来吸收SO₂不能产生BaSO₃沉淀，
故答案为：c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，不会生成沉淀，不可以用氯化钡溶液吸收二氧化硫；
（3）二氧化锰和浓盐酸反应的方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（4）SO₂Cl₂与水反应的方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，故答案为：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（5）①SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反应为可逆反应，SO₂Cl₂分解得到的氯气和二氧化硫在水溶液中发生氧化还原反应生成硫酸和氯化氢，硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，故答案为：BaSO₄；
②SO₂+Cl_2^?SO₂ Cl₂，由于白色沉淀是BaSO₄，所以反应后的混合气体中必然存在SO₂和Cl₂两种气体，SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反应为可逆反应，
故答案为：是，由于白色沉淀是BaSO₄，所以反应后的混合气体中必然存在SO₂和Cl₂两种气体．因此SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反应为可逆反应．

点评 本题为实验题，考查了二氧化硫的性质，题目难度中等，明确物质的性质是解题关键，注意离子检验的方法．