Question

14．煤的大量燃烧是造成雾霾和酸雨的主要原因之一，经查阅资料得知SO₂是煤燃烧产生的主要污染物，为进一步探究SO₂的性质，某兴趣小组进行了下列探究：
【猜想与分析】小刚同学提出问题：SO₂的化学性质是否和CO₂一样能跟碱反应？
【实验验证】化学小组同学们做了如下实验：将实验室制备好的SO₂通入澄清石灰水中，发现石灰水先变浑浊，最后变澄清．
（1）通过查阅资料发现SO₂是一种在水中有较大溶解度的有毒气体，实验室制备SO₂多余的尾气一般通过NaOH溶液来吸收，此反应的化学方程式为：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
图1是实验室常用的尾气吸收装置，可用于SO₂吸收的是BD


【提出问题】小强同学提出问题：那如何鉴别CO₂、SO₂呢？
【查阅资料】浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式是：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O↑
在老师的指导下，同学们上网查到了下列资料：
1．SO₂具有漂白性，能使品红褪色，常用此性质检验其存在．
2．SO₂能使酸化的KMnO₄溶液褪色，常用此性质来除去SO₂．
【实验设计】
（2）用图2所列各装置设计一个实验，来验证上述反应所产生的各种产物．
①实验中装置A中可以观察到的现象是变蓝，装置D中①仪器的名称是分液漏斗．
②甲乙两同学分别设计了以下两种方案，你认为方案Ⅱ 更合理，理由是增加一个E装置，验证SO₂是否除净，避免对CO₂检验时的干扰．
方案Ⅰ：（D）→（A）→（E）→（C）→（B）
方案Ⅱ：（D）→（A）→（E）→（C）→（E）→（B）
（3）酸雨是由SO₂经过一系列转化最终生成硫酸，酸雨会严重腐蚀钢铁，请写出酸雨腐蚀钢铁的过程中发生的化学反应方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
【拓展探究】
（4）在化学反应中，化合价发生变化的称为氧化还原反应，其中，所含的某种元素化合价降低的反应物称为氧化剂，所含的某种元素化合价升高的反应物称为还原剂．则下列反应中SO₂是还原剂的是AD．
A．SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄
B．SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O
C．SO₂+H₂O=H₂SO₃
D．5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）SO₂多余的尾气一般通过NaOH溶液来吸收反应生成亚硫酸钠和水；二氧化硫易溶于水需要防倒吸吸收；
（2）验证上述反应所产生的各种产物，应避免二氧化硫对二氧化碳检验产生的干扰，装置D是碳和浓硫酸的发生反应，生成的气体利用A检验生成的水蒸气，利用装置E检验二氧化硫的存在，通过装置C除去二氧化硫，再通过装置E检验二氧化硫是否除净，通过装置B中澄清石灰水检验二氧化碳的存在；
（3）酸雨腐蚀钢铁是铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；
（4）SO₂是还原剂，在反应中硫元素化合价+4价升高，标注反应中硫元素化合价变化分析判断选项．

解答 解：（1）实验室制备SO₂多余的尾气一般通过NaOH溶液来吸收，此反应的化学方程式为：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，二氧化硫易溶于水，可用于SO₂吸收的装置需要防止倒吸，装置AC和直接通入水中相同，容易引起倒吸，装置B中倒扣在水面的漏斗可以防止倒吸，装置D中的干燥管上方面积较大，可以防止倒吸，故选BD，
故答案为：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；BD；
（2）验证上述反应所产生的各种产物，应避免二氧化硫对二氧化碳检验产生的干扰，装置D是碳和浓硫酸的发生反应，生成的气体利用A检验生成的水蒸气，利用装置E检验二氧化硫的存在，通过装置C除去二氧化硫，再通过装置E检验二氧化硫是否除净，通过装置B中澄清石灰水检验二氧化碳的存在
①实验中装置A中无水硫酸铜可以观察到的现象是白色变为蓝色，装置D中①仪器的名称是分液漏斗，故答案为：变蓝； 分液漏斗；
②增加一个E装置，验证SO₂是否除净，避免对CO₂检验时的干扰，所以方案Ⅱ更合理，
故答案为：Ⅱ；增加一个E装置，验证SO₂是否除净，避免对CO₂检验时的干扰；
（3）酸雨是由SO₂经过一系列转化最终生成硫酸，酸雨会严重腐蚀钢铁，酸雨腐蚀钢铁的过程中发生的化学反应方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，
故答案为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（4）A．SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄ 反应中硫元素化合价升高做还原剂，故A正确；
B．SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，反应中二氧化硫中元素化合价+4价变化为0价，化合价降低做氧化剂，故B错误；
C．SO₂+H₂O=H₂SO₃ 反应中硫元素化合价不变，不是氧化还原反应，故C错误；
D．5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄，反应中硫元素化合价+4价变化为+6价，二氧化硫做还原剂，故D正确；
故答案为：AD．

点评 本题考查了物质性质的分析应用，主要是硫及其化合物性质、气体实验验证的方法和反应现象反判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．