Question

5．葡萄酒中的酒精是葡萄果实中的糖发酵后的产物（C₆H₁₂O₆$\stackrel{酵母}{→}$2CH₃CH₂OH+2CO₂↑）．

Ⅰ、已知：实验室制乙烯原理为CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH₂═CH₂↑+H₂O，产生的气体能使Br₂ 的四氯化碳溶液褪色，甲、乙同学用下列实验验证．（气密性已检验，部分夹持装置略如图1）．
实验操作和现象：

操 作	现 象
点燃酒精灯，加热至170℃	Ⅰ：A中烧瓶内液体渐渐变黑 Ⅱ：B内气泡连续冒出，溶液逐渐褪色
…
实验完毕，清洗烧瓶	Ⅲ：A中烧瓶内附着少量黑色颗粒状物，有刺激性气味逸出

（1）溶液“渐渐变黑”，说明浓硫酸具有脱水性．
（2）分析，甲认为是C₂H₄，乙认为不能排除SO₂的作用．
①根据甲的观点，使B中溶液褪色反应的化学方程式是CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
②乙根据现象认为实验中产生的SO₂和H₂O，使B中有色物质反应褪色．
③为证实各自观点，甲、乙重新实验，设计与现象如下：
甲：在A、B间增加一个装有某种试剂的洗气瓶；现象：Br₂的CCl₄溶液褪色．
乙：用下列装置按一定顺序与A连接：（尾气处理装置略如图2）
现象：C中溶液由红棕色变为浅红棕色时，E中溶液褪色．
请回答下列问题：
a．甲设计实验中A、B间洗气瓶中盛放的试剂是NaOH溶液；乙设计的实验D中盛放的试剂是浓硫酸，装置连接顺序为（d）cabe（f）．
b．能说明确实是SO₂使E中溶液褪色的实验是加热已经褪色的品红溶液，若红色恢复，证明是SO₂使品红溶液褪色而不是Br₂．
c．乙为进一步验证其观点，取少量C中溶液，加入几滴BaCl₂溶液，振荡，产生大量白色沉淀，浅红棕色消失，发生反应的离子方程式是SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓．
由此可得出的干燥的SO₂ 不能使Br₂ 的四氯化碳溶液褪色
Ⅱ、葡萄酒中常用Na₂S₂O₅做抗氧化剂．
（3）0.5molNa₂S₂O₅溶于水配成1L溶液，该溶液的pH=4.5．溶液中部分微粒浓度随溶液酸碱性变化如图3所示．写出Na₂S₂O₅溶于水时发生的化学方程式Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃．
（4）已知：K_sp=1×10^-10，K_sp=5×10^-7．把部分被空气氧化的该溶液的pH调为10，向溶液中滴加BaCl₂溶液使SO₄^2-沉淀完全，此时溶液中c（SO₃^2-）≤0.05mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）浓硫酸具有脱水性、吸水性和强氧化性，能使乙醇碳化；
（2）①乙烯可与溴水发生加成反应；
②溴单质可以和二氧化硫发生氧化还原反应；
③a、氢氧化钠可以和二氧化硫发生反应；浓硫酸具有吸水性，可以做干燥剂；根据乙的设计，即要证明干燥的二氧化硫不能使溴的四氯化碳褪色，但能使品红褪色，据此确定装置连接顺序；
b、二氧化硫使品红褪色，受热时又恢复红色，根据这一性质判断是否为二氧化硫使品红褪色；
c、溴单质可以和二氧化硫发生氧化还原反应，硫酸根离子和钡离子反应会生成白色沉淀；
（3）根据图可知，pH=4.5时，溶液中主要以亚硫酸氢根离子形式存在，据此书写水解方程式；
（4）根据K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可计算出需要放热c（Ba²⁺），进而计算最大浓度c（SO₃^2-），据此答题；

解答 解：（1）浓硫酸具有脱水性，能使乙醇溶液“渐渐变黑”，
故答案为：脱水；
（2）①根据甲的观点，溴水可以使B中溶液褪色，反应的化学方程式是CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br，
故答案为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
②乙根据现象Ⅲ认为产生了SO₂和水，在B中溴单质可以和二氧化硫、水发生氧化还原反应生存溴化氢和硫酸，
故答案为：H₂O；
③a、根据甲的设计，洗气瓶中盛放的试剂是氢氧化钠，可以和二氧化硫反应，吸收二氧化硫，排除二氧化硫的干扰，根据乙的设计，C中盛放的试剂是，浓硫酸具有吸水性，可以做干燥剂，根据乙的设计，即要证明干燥的二氧化硫不能使溴的四氯化碳褪色，但能使品红褪色，所以装置连接顺序为（d）cabe（f），
故答案为：NaOH 溶液；浓硫酸；（d）cabe（f）；
b、证明SO₂使E中溶液褪色的实验是加热已经褪色的品红溶液，若红色恢复，证明是SO₂使品红溶液褪色而不是Br₂，
故答案为：加热已经褪色的品红溶液，若红色恢复，证明是SO₂使品红溶液褪色而不是Br₂；
c、溴单质可以和二氧化硫发生氧化还原反应，生成硫酸根离子和溴离子，硫酸根离子和钡离子反应会生成白色沉淀，相关反应的离子方程式为SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓，
故答案为：SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓；
（3）根据图可知，pH=4.5时，溶液中主要以亚硫酸氢根离子形式存在，所以水解方程式为Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃，
故答案为：Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃；
（4）根据K_sp=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可知需要c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-5mol•L^-1，则溶液中SO₃^2-的最大浓度c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{3}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{5×1{0}^{-7}}{1{0}^{-5}}$=0.05mol•L^-1，
故答案为：0.05．

点评 本题考查学生乙醇的化学性质、图象分析、离子浓度的计算等，结合实验考查增加了题目的难度，综合性较强，要求学生具有分析和解决问题的能力，题目难度中等．