Question

为探究SO₂与BaCl₂溶液间能否反应，甲、乙两同学设计了如下实验方案．请你协助完成．
（1）甲同学设计了如图1所示装置，其中浓硫酸的沸点为338℃，酒精灯外焰温度为500℃，反应一段时间后发现BaCl₂溶液中出现了不溶于盐酸的白色沉淀．
①加热时左试管中发生反应的化学方程式为

 

．
②白色沉淀的成分是

 

，生成白色沉淀的原因可能是

 

（选填字母序号）
a．SO₂与BaCl₂溶液反应生成了白色沉淀
b．BaCl₂溶液与硫酸蒸气反应生成了白色沉淀
c．SO₂溶于水生成的H₂SO₃被空气中的O₂氧化生成H₂SO₄，再与BaCl₂反应生成白色沉淀
（2）乙同学设计了如图2所示装置，其中夹持及加热装置已省略，装置的气密性良好．
①打开弹簧夹，通入N₂一段时间后关闭弹簧夹．其目的是

 

．
②滴加一定量浓硫酸，加热a，一段时间后c中没有出现白色沉淀．洗气瓶b中试剂是

 

，其作用是

 

．
③取实验后c中溶液少许，逐滴加入H₂O₂溶液，生成了不溶于盐酸的白色沉淀，反应的离子方程式为

 

．
（3）你认为上述两个方案中比较合理的是

 

（选填“甲”或“乙”），理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）①左图装置中是铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫的发生装置；
②通入氯化钡溶液中生成溶于盐酸的白色沉淀为硫酸钡；结合选项分析可能的原因，温度过高，发生装置中挥发出硫酸蒸气，或二氧化硫和水反应生成亚硫酸钡氧化为硫酸形成硫酸钡白色沉淀；
（2）①装置中空气的存在会干扰实验需要排除，氮气是不活泼的气体，可以利用氮气排净装置中的空气；
②滴加一定量浓硫酸，加热a，一段时间后c中没有出现白色沉淀，说明生成的二氧化硫气体中不含硫酸蒸气；需要用装置b中的饱和亚硫酸氢钠溶液吸收；
③取实验后c中溶液少许，逐滴加入H₂O₂溶液，生成了不溶于盐酸的白色沉淀，说明装置c中溶解的二氧化硫被过氧化氢氧化为硫酸，结合氯化钡反应生成白色沉淀硫酸钡；
（3）分析上述实验验证过程，乙装置排除了空气的影响，除去硫酸蒸气，避免对后续实验的干扰．

解答：解：（1）①左图装置中是铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫的发生装置，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②通入氯化钡溶液中生成不溶于盐酸的白色沉淀为硫酸钡；结合选项分析可能的原因，温度过高，发生装置中挥发出硫酸蒸气，或二氧化硫和水反应生成亚硫酸钡氧化为硫酸形成硫酸钡白色沉淀；
a．SO₂与BaCl₂溶液不反应，反应过程中不能生成白色沉淀，故a错误；
b．高温下挥发出硫酸蒸气，BaCl₂溶液与硫酸蒸气反应生成了白色沉淀硫酸钡，故b正确；
c．SO₂溶于水生成的H₂SO₃被空气中的O₂氧化生成H₂SO₄，再与BaCl₂反应生成白色沉淀，符合实验现象，故c正确；
故答案为：bc；
（2）①装置中空气的存在会干扰实验需要排除，氮气是不活泼的气体，可以利用氮气排净装置中的空气，
故答案为：排除装置内的空气；
②滴加一定量浓硫酸，加热a，一段时间后c中没有出现白色沉淀，说明生成的二氧化硫气体中不含硫酸蒸气；需要用装置b中的饱和亚硫酸氢钠溶液吸收，
故答案为：饱和亚硫酸氢钠溶液，除去挥发出的硫酸蒸气；
③取实验后c中溶液少许，逐滴加入H₂O₂溶液，生成了不溶于盐酸的白色沉淀，说明装置c中溶解的二氧化硫被过氧化氢氧化为硫酸，结合氯化钡反应生成白色沉淀硫酸钡，反应的离子方程式为：Ba²⁺+SO₂+H₂O₂=BaSO₄↓+2H⁺；
故答案为：Ba²⁺+SO₂+H₂O₂=BaSO₄↓+2H⁺；
（3）分析上述实验验证过程，乙装置排除了空气的影响，除去硫酸蒸气，避免对后续实验的干扰，所以乙方案更合理，乙方案中除去了可能产生干扰的硫酸蒸气和空气，使实验结果更为准确，
故答案为：乙，乙方案中除去了可能产生干扰的硫酸蒸气和空气，使实验结果更为准确．

点评：本题考查了物质性质的实验验证分析判断，物质性质的分析，装置特征的判断，反应条件的应用是解题关键，题目难度中等．