Question

某课外小组欲探究在适当温度和催化剂的条件下，SO₂与O₂反应后混合气体的成分．已知：①沸点：SO₂ -10℃，SO₃　45℃；②SO₃遇水剧烈反应，放出大量热，产生酸雾．③98.3% H₂SO₄可以吸收SO₃和酸雾．
提供的药品：Na₂SO₃固体、10mol/L H₂SO₄、催化剂（V₂O₅）、KMnO₄固体、蒸馏水、0.5mol/L BaCl₂溶液、98.3% H₂SO₄、2.0mol/L NaOH溶液、品红溶液等．
（1）该小组同学用Na₂SO₃固体与10mol/L H₂SO₄混合制取SO₂．发生装置应该选用下图中______ 装置（填字母）．

（2）若选用上图中b装置制O₂，反应的方程式是______．
（3）该小组同学为检验反应后混合气体的成分，设计如下装置：

①b中发生反应的化学方程式是______．
②c中盛放的试剂是______；e中盛放的试剂是______，其作用是______．
③某同学提出用饱和的NaHSO₃溶液代替98.3%的浓 H₂SO₄，请你评价该方案是否可行，若可以不必说明理由；若不可行，简述其理由．

Answer 1

解：（1）实验室制取二氧化硫用用Na₂SO₃固体与10mol/L H₂SO₄混合Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O制取，反应条件是常温，分液漏斗上有活塞，能通过控制滴加硫酸的速率来控制反应的速率，所以选c，故答案为：c；
（2）B装置应满足的条件是反应物的状态是固态，反应条件是加热，提供的药品能制取氧气的高锰酸钾，所以利用B装置制取氧气是加热高锰酸钾，方程式为2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，故答案为：2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）①从a装置进入b装置的气体是干燥的混合均匀的二氧化硫和三氧化硫气体，在催化剂五氧化二钒的作用下，发生反应2SO₂+O₂2SO₃，
故答案为：2SO₂+O₂2SO₃；
②该实验的目的是检验反应后混合气体的成分，因二氧化硫和氧气反应是可逆反应，所以从b装置导出的气体是二氧化硫和三氧化硫和氧气，c装置中装有0.5 mol/L BaCl₂溶液，三氧化硫和水反应生成硫酸，检验三氧化硫，二氧化硫和和氧气均不与其反应，d装置中装有98.3%的浓 H₂SO₄，作用是吸收三氧化硫除去SO₃，e装置的作用是吸收二氧化硫并检验二氧化硫，品红（或KMnO₄溶液）褪色说明有二氧化硫，f收集的是氧气，
故答案为：0.5 mol/L BaCl₂溶液；品红溶液（或KMnO₄溶液）； 检验和除去SO₂气体；
③三氧化硫和水反应生成硫酸，硫酸和亚硫酸钠反应Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑，生成的二氧化硫干扰对原混合气体中SO₂的检验，
答：虽然饱和NaHSO₃溶液可除去SO₃，但是SO₃与NaHSO₃反应生成SO₂，干扰对原混合气体中SO₂的检验．
分析：（1）根据实验室制取二氧化硫的反应原理进行装置选择，实验室制取二氧化硫用固液常温型发生装置，分液漏斗能控制反应的速率；
（2）根据图中b装置的特点结合制取氧气的原理解答；
（3）①二氧化硫和氧气在五氧化二钒的催化作用下，生成三氧化硫；
②根据c、e中的成分结合实验目的进行解答；
③三氧化硫和水反应生成硫酸，硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫，生成的二氧化硫干扰对原混合气体中SO₂的检验．
点评：本题考查了二氧化硫化学实验，掌握二氧化硫及其相关化合物的性质结合反应装置的特点分析是解答本题的关键，题目难度中等．