Question

10．二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义．
（1）工业上用黄铁矿（FeS₂，其中S元素为-l价）在高温下和氧气反应制备SO₂：
4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃，该反应中被还原的元素是Fe、S（填元素符号）．
当该反应生成的二氧化硫在标准状况下的体积为4.48L时，则转移电子为1.1mol．
（2）实验室中用如图1装置测定SO₂催化氧化为SO₃的转化率．（已知SO₃熔点为16.8℃，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略空气中CO₂的影响．）

①实验过程中，需要通入氧气．试写出一个用如图2所示装置制取氧气的化学方程式2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑．
②实验结束后，若装置D增加的质量为n g，装置E中产生白色沉淀的质量为m g，则此条件下二氧化硫的转化率是$\frac{\frac{n}{80}mol}{\frac{n}{80}mol+\frac{m}{233}mol}$×100%（用含字母的代数式表示，不用化简）．
（3）某学习小组设计用如图3装置验证二氧化硫的化学性质．
①a中的实验现象为红色品红溶液褪色，证明明SO₂具有的性质为漂白性．
②为验证二氧化硫的还原性，充分反应后取试管b中的溶液分成三份，分别进行如下实验：方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀
上述方案中合理的是Ⅲ（填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．

Answer 1

分析 （1）氧化还原反应中，化合价升高的元素在反应中被氧化，结合氧化还原反应电子转移总数计算生成标准状况下的体积为4.48L时，转移电子数；
（2）①装置是固体和固体加热反应制备气体的装置，可以是氯酸钾在二氧化锰催化剂作用下受热分解可以获得氧气；
②装置D增加的质量为ng，即生成三氧化硫的质量是ng，物质的量是$\frac{ng}{80g/mol}$，装置E中产生白色沉淀的质量为mg，依据硫元素守恒计算二氧化硫的转化率；
（3）①二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色；
②氯气具有氧化性，可以将二氧化硫氧化到最高价的硫酸；

解答 解：（1）氧化还原反应4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合价升高的Fe、S元素在反应中被氧化，氧元素化合价0价变化为-2价，铁元素和硫元素化合价升高，生成8molSO₂反应电子转移总数为44mol，当该反应生成的二氧化硫在标准状况下的体积为4.48L时，物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，电子转移总数=$\frac{0.2mol×44}{8}$=1.1mol，
故答案为：Fe、S；1.1；
（2）①用图2所示装置制取氧气，即加热固体的方法制氧气，可以让氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解获得氧气，方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑，
故答案为：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；
②装置D增加的质量为ng，即生成三氧化硫的质量是ng，物质的量是$\frac{ng}{80g/mol}$，装置E中产生白色沉淀的质量为mg，则吸收的二氧化硫的物质的量是$\frac{mg}{233g/mol}$，则二氧化硫的转化率=$\frac{\frac{n}{80}mol}{\frac{n}{80}mol+\frac{m}{233}mol}$×100%，
故答案为：$\frac{\frac{n}{80}mol}{\frac{n}{80}mol+\frac{m}{233}mol}$×100%；
（3）①二氧化硫具有漂白性，可以红色品红溶液褪色，
故答案为：红色品红溶液褪色；漂白性；
②方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可能是氯水中的氯离子产生的作用，
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去，可以是氯水中含有的漂白性物质次氯酸起的作用；
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，证明溶液中会出现硫酸根离子，是二氧化硫在酸性环境下和氯水反应生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，上述方案中合理的是Ⅲ，
故答案为：Ⅲ．

点评 本题考查了二氧化硫性质应用和实验验证，实验设计的步骤和实验方案的确定应根据题干要求分析判断，关键是读懂题干信息，依据题干条件计算判断，题目难度中等．