Question

【题目】某化学兴趣小组利用铜跟浓硫酸反应，探究SO2的部分性质，实验装置如图所示。

(1)装置A中发生的化学反应的化学方程式为________________________________。

(2)装置B的作用是贮存多余的气体，B中广口瓶内应盛放的液体是________(填序号)；

①水 ②饱和的NaHSO3溶液 ③NaOH溶液 ④酸性KMnO4

(3)装置C和D中产生的现象相同，但原因却不同。C中是由于SO2与溶液中的NaOH反应使碱性减弱，而D中则是由于SO2具有____________性。

(4)装置D中试管口塞一团棉花，棉花中应浸有一种液体，其作用是____________。

(5)若实验中用一定质量的铜片和25.0 mL 18.0 mol·L－1的浓硫酸在加热条件充分反应，最终铜片与硫酸均有剩余。假定反应前后溶液的体积不变，设剩余硫酸的浓度为d mol·L－1，现向反应后溶液中缓慢加入硝酸钾固体，充分搅拌直到剩余铜片恰好完全反应，反应消耗硝酸钾____________mol(用含d的代数式表示)。

(6)SO2气体为无色气体，有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一，具有一定的还原性，探究SO2气体还原Fe3＋、I2可以使用的药品和装置如图所示：

在上述装置中通入过量的SO2，为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应，取A中的溶液，分成两份，并设计了如下实验：

方案①：往第一份试液中加入少量酸性KMnO4溶液，紫红色褪去。

方案②：往第二份试液中加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。

上述方案不合理的是_________，(填①或②)不合理的原因是____________。

(7)在上述装置中能表明SO2的还原性强于I2的现象是____________。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(浓) △ CuSO4+SO2↑+2H2O ② 漂白(或漂白性) 吸收多余的SO2防止污染环境 d/80 (或0.0125d 、1.25×10-2d等 ) ① 过量的SO2能与高锰酸钾溶液反应，使紫色褪去(或亚硫酸与高锰酸钾溶液反应，使紫色褪去) B中溶液蓝色褪去

【解析】

浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与铜发生氧化还原反应：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O，反应生成的SO2具有酸性和还原性，可用排饱和NaHSO3溶液收集，具有漂白性，可使品红溶液褪色，随着反应的进行，硫酸浓度不断降低，稀硫酸与铜不反应，结合题目要求和相关物质的性质解答该题。

(1)浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与铜发生氧化还原反应：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O；

(2)SO2易溶于水，具有酸性和还原性，可与酸性KMnO4、Na2SO3溶液反应，难溶于水饱和的NaHSO3溶液，可用排饱和NaHSO3溶液收集，故答案为②；

(3)SO2溶液具有酸性，可与NaOH溶液反应，发生：SO2+2OH-=SO32-+H2O，则滴加酚酞的氢氧化钠溶液褪色，具有漂白性，可使品红溶液褪色；

(4)二氧化硫有毒，不能排放到空气中，能与氢氧化钠溶液反应，则棉花上可浸有氢氧化钠溶液，防止污染空气；

(5)浓H2SO4与铜反应的过程中，浓度会变稀，而稀硫酸不与铜反应，所以会有剩余，加入硝酸钾后，硝酸根离子在氢离子存在情况下有强氧化性，能与铜反应，剩余硫酸浓度为dmol/L，则硫酸物质的量=0.025L×dmol/L=0.025dmol，由离子反应：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可知反应消耗硝酸钾的物质的量为0.025mol×2=0.0125dmol；

(6)二氧化硫有还原性，高锰酸钾有强氧化性，二氧化硫能与高锰酸钾发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色，Fe2+也使高锰酸钾溶液褪色，故答案为方案①，不合理的原因是过量的SO2也能使KMnO4溶液褪色；

(7)I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4二氧化硫能使含有碘的淀粉溶液褪色，说明发生了氧化还原反应，碘是氧化剂，二氧化硫是还原剂，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，故能表明SO2的还原性强于I2的现象是装置B中溶液蓝色褪去。