Question

1．研究性学习小组用Na₂SO₃与硫酸溶液（硫酸与水体积比1：1）制备SO₂并进行性质探究实验（如图1）．

（1）D中的实验现象是出现淡黄色浑浊或淡黄色沉淀，C、E中溶液都褪色，分别体现SO₂漂白性、还原性性质．
（2）请在方框中画出收集SO₂以及尾气处理装置（标相关试剂）．
（3）研究小组发现B中有白色沉淀，为了清楚沉淀的物质，研究小组往B中加入过量稀盐酸，沉淀不溶解，你认为留下的沉淀物是BaSO₄，形成该沉淀的反应方程式有：2SO₂+2H₂O+O₂+2BaCl₂=2BaSO₄↓+4HCl或2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄、H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl．为了进一步验证沉淀原因，研究小组另取BaC1₂溶液，加热煮沸，冷却及时加入少量苯液封，然后再通SO₂，结果发现沉淀量减少，但仍有轻微浑浊．研究小组改进A装置（如图2），再进行实验，B中没有出现浑浊．下列气体可作为X气体的是AD（填序号，不定项选择）．
A．CO₂    B．NH₃   C．O₃    D．N₂     E．NO₂
（4）SO₂为空气污染物，研究小组为测定某工厂区空气中SO₂的含量，取10m³（标准状况）的空气，缓慢通过足量溴水中，在所得溶液中加入过量的BaC1₂溶液，将产生的白色沉淀洗涤、干燥，用电子称称其质量为0.233g，则：
①沉淀洗涤要干净，检验洗涤已经干净的实验操作是取最后一次洗涤液，溶液中加入AgNO₃溶液，无沉淀出现，说明滤液中不含有Cl^-，即沉淀已洗涤干净．
②试计算此空气中SO₂的浓度（列出计算表达式并计算结果，结果单位用mg/m³表示）．

Answer 1

分析 装置A：制备二氧化硫，亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水，反应方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，装置B：探究亚硫酸与氯化钡是否反应，装置C：探究二氧化硫的漂白性，装置D：探究二氧化硫的氧化性，装置E：探究二氧化硫的还原性，方框中收集SO₂以及尾气处理装置．
（1）装置D探究二氧化硫的氧化性，二氧化硫与硫化氢溶液生成了单质硫，装置A中生成的二氧化硫气体具有漂白性、还原性等，通过装置C中的品红溶液会褪色表现了二氧化硫的漂白性，二氧化硫通过装置E中的高锰酸钾溶液，还原高锰酸钾溶液褪色；
（2）由于二氧化硫的相对分子质量比空气大，故用向上排空气法收集气体，因为二氧化硫有毒，需要对尾气进行吸收处理，二氧化硫酸性气体尾气用氢氧化钠吸收；
（3）白色沉淀不溶于稀盐酸，该沉淀只能为硫酸钡；可能原因为亚硫酸被氧化成硫酸，硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀；连接后往装置F中通入气体X一段时间，排除装置中的氧气，通入的气体不能氧化二氧化硫，干扰验证实验；
（4）①用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，若在洗液中加入AgNO₃溶液，无沉淀出现，说明滤液中不含有Cl^-；
②利用关系式：SO₂～SO₄^2-～BaSO₄，根据BaSO₄沉淀的质量求出SO₂的体积，最后求出体积分数．

解答 解：（1）装置D探究二氧化硫的氧化性，二氧化硫具有氧化性，二氧化硫与硫化氢溶液发生反应2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O，生成了单质硫，所以能观察到溶液出现淡黄色浑浊或淡黄色沉淀，装置A中生成的二氧化硫气体具有漂白性、还原性等，通过装置C中的品红溶液会褪色表现了二氧化硫的漂白性，二氧化硫通过装置E中的高锰酸钾溶液，还原高锰酸钾溶液褪色，表现了二氧化硫的还原性，
故答案为：出现淡黄色浑浊或淡黄色沉淀；漂白性，还原性；
（2）由于二氧化硫的相对分子质量比空气大，故用向上排空气法收集气体，因为二氧化硫有毒，需要对尾气进行吸收处理，可用碱液氢氧化钠吸收，装置为：，
故答案为：；
（3）某学习小组向盛有氯化钡溶液的试管中通入二氧化硫气体，发现有白色沉淀，向试管中加入过量稀盐酸，沉淀不溶解，该白色沉淀为BaSO₄，产生沉淀的原因可能为，
B中形成沉淀是二氧化硫被氧气氧化，可能发生的反应为：2SO₂+2H₂O+O₂+2BaCl₂=2BaSO₄↓+4HCl或2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄、H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
O₃和NO₂，具有氧化性，能氧化二氧化硫，所以不可以通入气体这两种气体驱赶装置中的氧气，NH₃是碱性气体和二氧化硫发生反应生成亚硫酸铵，不能达到大量二氧化硫气体，所以选择二氧化碳或氮气排除装置中的空气，选AD，
故答案为：BaSO₄；2SO₂+2H₂O+O₂+2BaCl₂=2BaSO₄↓+4HCl或2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄、H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl；AD；
（4）①沿玻璃棒向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至淹没沉淀，静置使其全部滤出，重复2～3次．检验洗涤沉淀已经干净的实验操作：取最后一次洗涤液，溶液中加入AgNO₃溶液，无沉淀出现，说明滤液中不含有Cl^-，即沉淀已洗涤干净，
故答案为：取最后一次洗涤液，溶液中加入AgNO₃溶液，无沉淀出现，说明滤液中不含有Cl^-，即沉淀已洗涤干净；
②SO₂为空气污染物，研究小组为测定某工厂区空气中SO₂的含量，取10m³（标准状况），缓慢通过足量溴水中，在所得溶液中加入过量BaCl₂溶液，将产生的白色沉淀洗涤，干燥，用电子称称其质量为0.233g，
利用关系式：SO₂ ～SO₄^2-～BaSO₄，
               0.001mol           $\frac{0.233g}{233g/mol}$=1×10^-3mol
n（SO₂）=n（BaSO₄）=1×10^-3mol
10m³空气中SO₂的体积分数为$\frac{1×1{0}^{3}mol×64g/mol×1000mg/g}{10{m}^{3}}$×100%=6.4mg/m³，
故答案为：6.4mg/m³．

点评 本题属于实验探究题，主要考查实验装置的搭配、SO₂的性质及实验过程中的问题分析，要根据实验原理提出假设，再结合物质的性质加以验证，侧重于考查学生的实验探究能力和对知识的应用能力，题目难度中等．