Question

7．SO₂虽是大气污染物之一，但也是重要的工业原料，某同学在实验室设计如下实验，对SO₂的部分性质进行了探究．
（1）二氧化硫的水溶液
①SO₂易溶于水，常温常压下溶解度为1：40，其中有H₂SO₃生成．向SO₂的饱和溶液中加入NaHSO₃固体，有气体冒出，原因是SO₂的水溶液中存在如下平衡SO₂+H₂O?H₂SO₃?H++HSO₃^-加入NaHSO₃固体增加了c（ HSO₃^-），平衡左移，降低了SO₂的溶解度．（结合有关平衡方程式简要说明）
②欲验证酸性：H₂SO₃＞HClO，选用图1的装置，其连接顺序为：A→C→B→E→D→F （按气流方向用大写字母表示即可）．能证明H₂SO₃的酸性强于HClO的实验现象为D中品红不褪色，F中产生白色沉淀．

（2）二氧化硫的还原性
已知SO₂具有还原性，可以还原I₂，可以与Na₂O₂发生反应，按图2示装置进行实验．（部分固定装置未画出）

操作步骤	实验现象	解释原因
关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体	若将带火星的木条放在D试管口处，木条不复燃	SO2与Na2O2反应无O2生成，可能发生的化学反应方程式为①Na2O2+SO2=Na2SO4
	若将带火星的木条放在D试管口处，木条复燃	SO2与Na2O2反应有O2生成，发生的化学反应为：2SO2+2Na2O2═2Na2SO3+O2
关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，残余气体进入E，F中．	E中②E 中溶液蓝色褪去	E中反应的离子方程式③SO2+I2+2H2O=2I-+SO42-+4H+
	F中④F 中红色变浅或褪色	F中反应为2OH-+SO2═SO32-+H2O

Answer 1

分析 （1）①SO₂易溶于水，二氧化硫溶于水与水反应生成亚硫酸，亚硫酸为二元弱酸，存在电离平衡，加入NaHSO₃固体，增加了c（ HSO₃^-），平衡移动；
②要证明H₂SO₃的酸性强于HClO，因为二氧化硫与次氯酸根离子发生氧化还原反应，不能直接通入漂白粉溶液中，应先用二氧化硫制备二氧化碳，再通入漂白粉中，证明酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO，制备的二氧化碳中有二氧化硫，故通入漂白粉之前除去二氧化硫气体，D中品红不褪色，F中产生白色沉淀，能证明H₂SO₃的酸性强于HClO，据此分析．
（2）A中制备二氧化硫，Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．二氧化硫为酸性气体，X干燥二氧化硫，选用浓硫酸，C中检验SO₂与Na₂O₂反应是否有氧气，将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气．E装置检验I^-还原性弱于SO₂，SO₂+I₂+2H₂O=2I^-+SO₄^2-+4H⁺，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气．
①过氧化钠与低价态的非金属氧化物发生化合反应，生成该非金属的最高价态的含氧酸盐，此时没有氧气产生；
②③根据氧化还原反应中，还原剂的还原性强于还原产物判断，淀粉与碘水作用显示蓝色，当二氧化硫还原碘单质为碘离子时，蓝色褪去；
④F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气，酚酞在碱性溶液中为红色．

解答 解：（1）①SO₂易溶于水，常温常压下溶解度为1：40，二氧化硫溶于水与水反应生成亚硫酸，亚硫酸为二元弱酸，存在如下平衡SO₂+H₂O?H₂SO₃?H++HSO₃^-，NaHSO₃属于盐，在水中完全电离，加入NaHSO₃固体增加了c（ HSO₃^-），平衡左移，降低了SO₂的溶解度，
故答案为：SO₂的水溶液中存在如下平衡SO₂+H₂O?H₂SO₃?H++HSO₃^-加入NaHSO₃固体增加了c（ HSO₃^-），平衡左移，降低了SO₂的溶解度；
②要证明H₂SO₃的酸性强于HClO，因为二氧化硫与次氯酸根离子发生氧化还原反应，不能直接通入漂白粉溶液中，证明酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO即可：应先用二氧化硫制备二氧化碳（A利用盐酸和亚硫酸氢钠反应制取二氧化硫，C通过饱和的亚硫酸氢钠洗去二氧化硫中的氯化氢，通过B二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸和碳酸氢钠反应制取二氧化碳），制备的二氧化碳中有二氧化硫，故通入漂白粉之前除去二氧化硫气体（E用酸性高锰酸钾除去二氧化硫），再用品红检验二氧化硫是否除净（D用品红检验），再通入漂白粉中（F），故顺序为：A→C→B→E→D→F；能证明H₂SO₃的酸性强于HClO的实验现象为D中品红不褪色，F中产生白色沉淀，
故答案为：C→B→E→D→F；D中品红不褪色，F中产生白色沉淀；
（2）①过氧化钠具有氧化性，二氧化硫既有氧化性又有还原性，且属于酸性气体，根据过氧化钠和二氧化碳酸性氧化物之间的反应知道，过氧化钠可以和二氧化硫之间反应生成亚硫酸钠和氧气，但是氧气能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，所以可能发生的化学反应方程式为：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄，
故答案为：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄；
②③E中的离子方程式为：SO₂+I₂+2H₂O=2I^-+SO₄^2-+4H⁺，该反应中二氧化硫为还原剂，碘离子为还原产物，氧化还原反应中，还原剂的还原性强于还原产物，能说明I^-还原性弱于SO₂，现象为：E中溶液蓝色褪去，
故答案为：E中溶液蓝色褪去； SO₂+I₂+2H₂O=2I^-+SO₄^2-+4H⁺；
④酚酞在碱性溶液中为红色，F中反应为2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O，碱性减弱，所以F中红色变浅或褪色，
故答案为：F中红色变浅或褪色．

点评 本题考查了二氧化硫性质及检验，题目难度中等，注意掌握二氧化硫的化学性质及检验方法，正确分析题干信息为解答本题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．