Question

11．某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验中，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为除二氧化硫气体外，还可能产生氢气．为了验证哪位同学的判断正确，丙同学设计了如图1所示实验装置（锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，气体发生装置略去）．试回答：

（1）上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为Zn+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）乙同学认为还可能产生氢气的理由是在Zn与浓H₂SO₄反应过程中，H₂SO₄被消耗且有水生成，H₂SO₄浓度逐渐减小，变成稀硫酸，Zn与稀H₂SO₄反应生成H₂．
（3）A中加入的试剂可能是品红溶液，作用是检验SO₂；B中加入的试剂可能是浓H₂SO₄，作用是吸收水蒸气；
（4）可以证明气体X中含有氢气的实验现象是：C中：黑色（CuO）粉末变成红色（Cu），D中：白色粉末变成蓝色．
（5）II．该小组同学将收集的SO₂气体通入0.1mol•L^-1的Ba（NO₃）₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO₂，该小组提出了如下假设：
假设一：溶液中的NO₃^-
假设二：溶液中溶解的O₂
该小组设计实验验证了假设一，
（5）请在下表空白处填写相关实验现象

实验步骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体		假设一成立
实验2：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa（NO3）2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体

（6）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO₂体积的变化曲线如图2，实验1中溶液pH变小的原因是SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸显酸性，故pH值减小V₁时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是（用离子方程式表示）3SO₂+2H₂O+2NO₃^-2NO+4H⁺+3SO₄^2-；．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫由锌和浓硫酸反应得到；
（2）浓H₂SO₄浓度逐渐变稀，Zn与稀H₂SO₄反应可产生H₂；
（3）和（4）分析装置图可知，生成的气体中有二氧化硫和氢气，所以装置A是验证二氧化硫存在的装置，选品红溶液进行验证；通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫，通过装置B中的浓硫酸除去水蒸气，利用氢气和氧化铜反应生成铜和水蒸气，所以利用装置D中的无水硫酸铜检验水的生成，为避免空气中的水蒸气影响D装置中水的检验，装置E中需要用碱石灰，据此分析（3）（4）；
（5）因盐酸的酸性大于亚硫酸，则二氧化硫与氯化钡不反应；
Ba（NO₃）₂溶液中缓慢通入纯净的SO₂气体，发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀；
（6）实验1在pH变小，与溶液生成亚硫酸的酸性增强有关；实验2中溶液pH小于实验1的原因，与生成硫酸有关．

解答 解：（1）二氧化硫由锌和浓硫酸反应得到，锌和浓硫酸反应得二氧化硫、硫酸锌和水，反应的化学方程式为：Zn+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案为：Zn+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）在Zn与浓H₂SO₄反应过程中，H₂SO₄被消耗且有水生成，H₂SO₄浓度逐渐减小，变成稀硫酸，Zn与稀H₂SO₄反应生成H₂；  
故答案为：在Zn与浓H₂SO₄反应过程中，H₂SO₄被消耗且有水生成，H₂SO₄浓度逐渐减小，变成稀硫酸，Zn与稀H₂SO₄反应生成H₂； 
（3）分析装置图可知，生成的气体中有二氧化硫和氢气，所以装置A是验证二氧化硫存在的装置，选品红溶液进行验证；通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫，通过装置B中的浓硫酸除去水蒸气；
故答案为：品红溶液；检验SO₂；浓H₂SO₄；吸收水蒸气；
（4）证明生成的气体中含有水蒸气的现象，C装置中黑色氧化铜变为红色铜，D装置中白色硫酸铜变为蓝色；
故答案为：黑色（氧化铜）粉末变成红色（铜）；白色粉末变成蓝色；
（5）因盐酸的酸性大于亚硫酸，则二氧化硫与氯化钡不反应，则实验1中无现象；
Ba（NO₃）₂溶液中缓慢通入纯净的SO₂气体，发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀，则实验2中生成白色沉淀，假设一成立，
故答案为：

实验步骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	无现象	假设一成立
实验2：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1Ba（NO3）2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	白色沉淀生成

（6）实验1中溶液pH变小的原因是SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸显酸性，故pH值减小；实验2中溶液pH小于实验1的原因是3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-，
故答案为：SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸显酸性，故pH值减小；3SO₂+2H₂O+2NO₃^-2NO+4H⁺+3SO₄^2-．

点评 本题考查锌和硫酸的反应及产物的检验，题目难度中等，注意掌握物质的性质与发生的反应为解答的关键，注意需检验气体的性质、检验方法理解检验的先后顺序，侧重分析与实验能力考查，题目难度不大．