Question

11．Ⅰ某火力发电厂以煤为燃料，排出的废气中含有CO₂、SO₂、水蒸气．为检验该废气中的成分，用如图所示的装置进行实验：

（1）仪器连接的顺序为（填导管接口字母）e→f→c→d→b→a；
（2）根据B中品红褪色现象证明有SO₂，根据D中品红不褪色，A中有白色沉淀现象证明有CO₂；
（3）装置B的作用是检验SO₂，装置D的作用是检验SO₂是否除尽．
Ⅱ为探究SO₂的漂白是SO₂直接作用于有色物质，还是SO₂与水反应的产物的作用，设计如图2装置进行实验：
（图中所用硫酸的质量分数为70%）

（4）亚硫酸钠与浓硫酸反应的化学方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂0；
（5）为探究干燥的SO₂ 能不能使品红褪色，请指出设计的实验装置图中两个明显的不足：①二氧化硫没有干燥（或缺少二氧化硫的干燥装置），
②没有尾气吸收装置；
（6）按照修改后的装置，实验中控制SO₂以大约每秒3个气泡的速度通过品红的酒精溶液时，经过一小时后，品红仍不褪色．这说明品红褪色的原因不是SO₂直接导致．所以，SO₂ 通过品红水溶液后，引起品红褪色的微粒可能是H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃ ^2-．

Answer 1

分析 Ⅰ、根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，使用装置A中盛放的澄清石灰水检验二氧化碳；根据SO2既能使品红溶液褪色还能被高锰酸钾溶液氧化而除去，使用装置B中品红溶液检验二氧化硫，利用装置C中高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，使用装置D中品红溶液检验二氧化硫是否完全吸收；根据无水硫酸铜与水由白变蓝，使用装置E中盛有的白色无水硫酸铜检验水，由于二氧化硫也能使澄清石灰水变混浊，且A、B、C、D中的水蒸气可能随气流进入E中，利用检验过程中互不干扰的原则，合理连接检验装置；
Ⅱ（4）亚硫酸钠与浓硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫和水，反应的化学方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂0；
（5）根据实验目的及二氧化硫的性质分析，制取干燥的气体且二氧化硫有毒，应有尾气处理装置；
（6）根据二氧化硫和水反应的方程式判断溶液中存在的微粒，注意二氧化硫和水的反应是可逆反应．

解答 解：（1）由于A、B、C、D中的水蒸气可能随气流进入E中会影响对废气中水检验，因此应把装置E放在整套装置的最前端，首先检验废气中是否含有水；由于二氧化硫也能使澄清石灰水变混浊，因此在使用澄清石灰水检验二氧化碳前应把废气中可能含有二氧化硫检验并全部除去；这样分析下来，最后利用澄清石灰水检验废气中的二氧化碳即可完成整个检验任务；在连接装置时，还需要注意进气管与出气管的选择，进气管一定要伸入溶液中；因此连接顺序为e→f→c→d→b→a，故答案为：e→f→c→d→b→a；
（2）废气通入装置B时，含有的二氧化硫气体能使品红溶液褪色，因此观察到此处品红溶液褪色时即可说明废气中含有二氧化硫；装置D的品红溶液如果不褪色，说明废气中的二氧化硫已完全被装置C中高锰酸钾溶液吸收，则不会影响后面对二氧化碳的检验；此时装置A中澄清石灰水变浑浊，即说明废气中含有二氧化碳，故答案为：B中品红褪色；D中品红不褪色，A中有白色沉淀；
（3）根据对二氧化硫的检验与吸收：使用装置B中品红溶液检验二氧化硫，利用装置C中高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，使用装置D中品红溶液检验二氧化硫是否完全吸收，故答案为：检验SO₂；检验SO₂是否除尽；
Ⅱ（4）亚硫酸钠与浓硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫和水，反应的化学方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂0，故答案为：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂0；
（5）该实验是探究干燥的SO₂能不能使品红褪色，所以二氧化硫通入品红溶液前要进行干燥；二氧化硫有毒，所以多余气体不能直接排空，故要有尾气处理装置．
故答案为：①二氧化硫没有干燥（或缺少二氧化硫的干燥装置）；②没有尾气吸收装置；  
（6）二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸是二元弱酸，所以能发生两步电离，第一步生成氢离子和亚硫酸氢根离子，亚硫酸氢根离子电离生成亚硫酸根离子和氢离子，SO₂+H₂O?H₂SO₃，H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，这些反应都是可逆反应，所以存在的含有硫元素的微粒有（除二氧化硫外）H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃ ^2-．
故答案为：H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃ ^2-．

点评 本题考查了二氧化硫漂白性的探究实验，难度较大，分析图中各个装置在检验的过程中所发挥的作用，这是解答此类问题首先应明确的关键问题．