Question

3．研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理对环境保护有重要意义，某化学实验爱好小组拟用铜和浓硫酸来制备二氧化硫，以探究SO₂的性质，设计如图1方案：

（1）请写出A₁中发生反应的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）B、C、D分别用于检验SO₂的还原性、氧化性和漂白性．其中C、D分别为硫化氢和品红的水溶液，则B中所盛试剂为碘水或溴水或酸性高锰酸钾溶液．
（3）为了实现绿色实验的目标，某同学重新设计了如图2A₂的制取装置来代替A₁装置，与A₁装置相比，A₂装置的优点是：：①不用加热，安全性能高．②易于控制反应进行，反应更充分．（任写一个）（任写一点即可）．
（4）E中用氨水吸收尾气中的SO₂，“吸收液”中可能含有OH^-、SO₃^2-、SO₄^2-、HSO₃^-等阴离子．已知亚硫酸氢盐一般易溶于水，SO₂也易溶于水．现有仪器和试剂为：小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸；2mol/L盐酸、1mol/L BaCl₂溶液、1mol/L Ba（OH）₂溶液、品红溶液、蒸馏水．
请设计实验证明“吸收液”中存在SO₃^2-和HSO₃^-，完成下表的实验操作、预期现象和结论：

实验操作	预期现象与结论
步骤1：取适量“吸收液”于小烧杯中，用胶头滴管取1mol/L BaCl2溶液向小烧杯滴加直至过量．	若出现白色浑浊，则溶液中存在SO32-或 SO42-．
步骤2：将小烧杯中的浊液过滤、洗涤，再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中；向冲下的固体滴入1滴（或少量）品红，再滴入过量2mol/L盐酸，振荡	若品红褪色（或有气泡），， 则“吸收液”中存在 SO32-．
步骤3：用试管取适量滤液，向其中（或小烧杯中）滴入过量的1mol/LBa（OH）2溶液[或滴入1滴（或少量）品红溶液，再滴入2-3滴（或过量）的2mol/L盐酸]，振荡	若出现白色沉淀（或品红溶液褪色，或有气泡）， 则“吸收液”中存在 HSO3-．

Answer 1

分析 （1）根据实验装置图可知，A₁中用铜与浓硫酸在加热的条件下反应生成二氧化硫，据此书写反应的化学方程式；
（2）铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，B、C、D分别用于检验SO₂的还原性、氧化性和漂白性．其中C、D分别为硫化氢和品红的水溶液，检验二氧化硫的氧化性和漂白性；二氧化硫具有还原性，和碘水或溴水或酸性高锰酸钾溶液反应；
（3）依据装置图对比分析不同，总结优点；
（4）依据SO₃^2-和HSO₃^-离子的性质和检验方法设计实验进行检验设计；结合题干信息和条件，取少量于小烧杯中加入过量氯化钡反应生成沉淀为亚硫酸钡或硫酸钡沉淀；取沉淀加入酸的生成二氧化硫，通过检验二氧化硫的存在方法验证亚硫酸根离子的存在；取滤液依据亚硫酸氢根离子和酸反应可以生成二氧化硫，检验二氧化硫完成实验设计，或通过亚硫酸氢根离子和氢氧化钡反应生成沉淀分析判断；

解答 解：（1）根据实验装置图可知，A₁中用铜与浓硫酸在加热的条件下反应生成二氧化硫，反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）依据装置图可知，铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，B、C、D分别用于检验SO₂的还原性、氧化性和漂白性．其中C、D分别为硫化氢和品红的水溶液，检验二氧化硫的氧化性和漂白性；二氧化硫具有还原性，和碘水或溴水或酸性高锰酸钾溶液反应，所以B为碘水或溴水或酸性高锰酸钾溶液，
故答案为：碘水或溴水或酸性高锰酸钾溶液； 
（3）装置图分析可知，A₂的制取装置来代替A₁装置，可以不需要加热，用分液漏斗加入硫酸可以控制反应速率，反应装置安全；
故答案为：①不用加热，安全性能高．②易于控制反应进行，反应更充分．（任写一个）
（4）依据SO₃^2-和HSO₃^-离子的性质和检验方法设计实验进行检验设计；结合题干信息和条件，取少量于小烧杯中加入过量氯化钡反应生成沉淀为亚硫酸钡或硫酸钡沉淀；取沉淀加入酸的生成二氧化硫，通过检验二氧化硫的存在方法验证亚硫酸根离子的存在；取滤液依据亚硫酸氢根离子和酸反应可以生成二氧化硫，检验二氧化硫完成实验设计，或通过亚硫酸氢根离子和氢氧化钡反应生成沉淀分析判断；实验设计方法和步骤为：

实验操作	预期现象与结论
步骤2：滴入1滴（或少量）品红，再滴入过量2mol/L盐酸，振荡	若品红褪色（或有气泡），则“吸收液”中存在 SO32-．
步骤3：用试管取适量滤液，向其中（或小烧杯中）滴入过量的1mol/LBa（OH）2溶液[或滴入1滴（或少量）品红溶液，再滴入2-3滴（或过量）的2mol/L盐酸]，振荡．	若出现白色沉淀（或品红溶液褪色，或有气泡），则“吸收液”中存在 HSO3-．

故答案为：

实验操作	预期现象与结论
步骤2：滴入1滴（或少量）品红，再滴入过量2mol/L盐酸，振荡	若品红褪色（或有气泡）
步骤3：用试管取适量滤液，向其中（或小烧杯中）滴入过量的1mol/LBa（OH）2溶液[或滴入1滴（或少量）品红溶液，再滴入2-3滴（或过量）的2mol/L盐酸]，振荡．	若出现白色沉淀（或品红溶液褪色，或有气泡），

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点评 本题考查了二氧化硫性质的实验验证方法和实验设计分析步骤，掌握实验基础和离子性质、离子检验方法，正确选择试剂，描述反应现象，题目难度中等．