题目内容

1．某兴趣小组设计SO2实验方案做以下化学实验．
Ⅰ．实验方案一
（1）将SO2通入水中形成“SO2─饱和H2SO3溶液”体系，此体系中存在多个含硫元素的平衡，分别用平衡方程式表示为SO2（g）?SO2（aq）、SO2+H2O?H2SO3、H2SO3?H++HSO3-、HSO3-?H++SO32-．
（2）已知：葡萄酒中有少量SO2可以做抗氧化剂[我国国家标准（GB2760-2014）规定葡萄酒中SO2的残留量≤0.25g/L]．
利用SO2的漂白性检测干白葡萄酒（液体为无色）中的SO2或H2SO3．设计如图1的实验：

实验结论：干白葡萄酒不能使品红溶液褪色，原因为：干白中二氧化硫或亚硫酸含量太少．
Ⅱ．实验方案二
如图2是在实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出．

（1）装置B中试剂X是浓硫酸，装置D中盛放NaOH溶液的作用是吸收未反应的SO2，防止污染空气．
（2）关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体，检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃．
（3）关闭弹簧夹1后，打开弹簧夹2，残余气体进入E、F中，能说明I-还原性弱于SO2的现象为E中溶液蓝色褪去；发生反应的离子方程式是SO2+I2+2H2O=2I-+SO42-+4H+．
Ⅲ．实验方案三
用电化学法模拟工业处理S02．将硫酸工业尾气中的S02通入图3装置（电极均为惰性材料）进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能：
（1）M极发生的电极反应式为SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+．
（2 ）若使该装置的电流强度达到2.0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为0.014L（已知：1个e所带电量为1.6×10-19C）．

分析 Ⅰ．实验方案一：（1）二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫是二元弱酸，能分步电离；
（2）1滴饱和亚硫酸溶液滴入3mL品红溶液中不褪色，而1滴品红溶液滴入3mL饱和亚硫酸溶液中褪色，说明二氧化硫或亚硫酸的含量会影响漂白效果；
Ⅱ．实验方案二：实验方案二装置A中制备二氧化硫，X干燥二氧化硫，C中检验SO2与Na2O2反应是否有氧气，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气．E装置验证二氧化硫的还原性，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气；
Ⅲ．实验方案三：（1）本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M电极为负极，N电极为正极，M电极上二氧化硫失去电子氧化生成SO42-，根据原子守恒会电荷守恒可知，有水参加反应，有氢离子生成；
（2）根据电流计算电量，再计算转移电子物质的量，根据电子转移守恒计算通入二氧化硫物质的量，进而计算体积．

解答 解：Ⅰ．实验方案一：（1）二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫是二元弱酸，能分步电离，涉及的平衡方程式为SO2（g）?SO2（aq）、SO2+H2O?H2SO3、H2SO3?H++HSO3-、HSO3-?H++SO32-，
故答案为：SO2（g）?SO2（aq）、SO2+H2O?H2SO3、H2SO3?H++HSO3-、HSO3-?H++SO32-；
（2）1滴饱和亚硫酸溶液滴入3mL品红溶液中不褪色，而1滴品红溶液滴入3mL饱和亚硫酸溶液中褪色，说明二氧化硫或亚硫酸的含量会影响漂白效果，干白葡萄酒不能使品红溶液褪色，原因为：干白中二氧化硫或亚硫酸含量太少，
故答案为：干白中二氧化硫或亚硫酸含量太少；
Ⅱ．实验方案二：装置A中制备二氧化硫，X干燥二氧化硫，C中检验SO2与Na2O2反应是否有氧气，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气．E装置验证二氧化硫的还原性，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气．
（1）装置B中试剂X干燥氯气，盛放试剂是浓硫酸，装置D中盛放NaOH溶液的作用是：吸收未反应的SO2，防止污染空气，
故答案为：浓硫酸；吸收未反应的SO2，防止污染空气；
（2）检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是：将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃，
故答案为：将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃；
（3）能说明I-还原性弱于SO2的现象为：E中溶液蓝色褪去，发生反应的离子方程式是：SO2+I2+2H2O=2I-+SO42-+4H+，
故答案为：E中溶液蓝色褪去； SO2+I2+2H2O=2I-+SO42-+4H+；
Ⅲ．实验方案三：（1）本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M电极为负极，N电极为正极，M电极上二氧化硫失去电子氧化生成SO42-，根据原子守恒会电荷守恒可知，有水参加反应，有氢离子生成，电极反应式为：SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+，
故答案为：SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+；
（2）转移电子物质的量为（2A×60s÷1.6×10-19C）÷6.02×1023mol-1，则需要二氧化硫体积为：[（2A×60s÷1.6×10-19C）÷6.02×1023mol-1]÷2×22.4L/mol≈0.014L，
故答案为：0.014．

点评 本题考查物质性质探究实验、原电池原理及计算等，掌握物质的性质理解原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有扎实的基础与分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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11．G是某抗炎症药物的中间体，其合成路线如下：

已知：，（具有还原性，极易被氧化）
（1）B的结构简式为．
（2）反应④的条件为浓硫酸、浓硝酸、加热；①的反应类型为取代反应；反应②的作用是保护酚羟基，以防被氧化．
（3）下列对有机物G的性质推测正确的是AC（填选项字母）．
A．具有两性，既能与酸反应也能和碱反应     B．能发生消去反应、取代反应和氧化反应
C．能聚合成高分子化合物                   D.1molG与足量NaHCO3溶液反应放出2molCO2
（4）D与足量的NaOH反应的化学方程式为．
（5）符合下列条件的C的同分异构体有16种
a．属于芳香族化合物，且含有两个甲基    b．能发生银镜反应     c．与FeCl3溶液发生显色反应
其中核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积之比为6：2：1：1的是（写出其中一种结构简式）．
12．结晶玫瑰和高分子树脂P的合成路线如图所示：

已知①A的分子式为C7H8
②RCHO+CHCl3$\stackrel{一定条件}{→}$
③R1-CHO+R2-CH2-CHO$→_{△}^{OH-}$（R、R1、R2代表烃基或氢原子）
回答下列问题：
（1）C的名称是苯甲醇，E中官能团的名称是醛基、碳碳双键；
（2）①D→I的反应类型为加成反应；②B→C的化学方程式为；
（3）由I生成结晶玫瑰的化学方程式为；
（4）①在上述流程中“E→F”及“G→H”在P的合成过程中的作用是保护碳碳双键，防止被氧化．②高分子P的结构简式为；
（5）已知I在一定条件下水解生成J（C8H8O3），写出满足下列条件的J的同分异构体的结构简式．
a．遇三氯化铁溶液显紫色
b．苯环上的一氯取代物只有一种
c．与足量的氢氧化钠溶液反应，1mol该物质可消耗3molNaOH．
9．下列有关（NH4）Al（SO4）2溶液的叙述正确的是（　　）
A．能大量存在：Na+、C6H5O-、Cl-、Br-
B．同温下通入少量的氨气：NH4+的水解能力增强，Kw增大，有白色沉淀产生
C．加入Ba（OH）2溶液生成沉淀质量最多的离子方程式：NH4++Al3++2Ba2++5OH-+2SO42-=2BaSO4↓+AlO2-+NH3•H2O+2H2O
D．其浓溶液可与NaHCO3溶液混合制成灭火器
16．有资料介绍Fe3+在水溶液中通常以水合离子形式存在，[Fe（H2O）6]3+几乎无色．某化学实验小组对实验室Fe（NO3）3和FeCl3溶液呈黄色的原因产生了疑问，进一步查阅资料发现：
①[Fe（H2O）6]3++H2O?[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n（黄色）+nH3O+（n=1～6）；
②[FeCl4（H2O）2]-为黄色．
他们进行了如下探究实验．请回答下列问题：
【实验I】如图1：

（1）你认为Fe（NO3）3溶液呈黄色的原因是[Fe（H2O）6]3+水解产生了[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n．
（2）你认为FeCl3溶液呈黄色主要是含有[FeCl4（H2O）2]-微粒，理由：试管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黄色．
【实验Ⅱ】
已知透光率越大，溶液颜色越浅．用色度计分别测定0.5mol•L-1 Fe（NO3）3和FeCl3溶液在不同温度下的透光率如图2所示．
（3）随着温度升高，Fe（NO3）3溶液透光率逐渐减小的原因是温度升高，导致平衡[Fe（H2O）6]3++nH2O?[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n+nH3O+正向移动，[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n浓度增大，溶液颜色加深．
（4）FeCl3溶液透光率随温度升高而减小的幅度明显大于Fe（NO3）3溶液，其原因用离子方程式表示：：[Fe（H2O）6]3++4Cl-?[FeCl4（H2O）2]-+4H2O，该反应属于吸热反应（填“放热”或“吸热”）．
【实验Ⅲ】
该实验小组同学还设计了一个实验方案验证（4）中结论．
（5）取试管②中无色溶液，滴加几滴B（从下列选项中选择最佳试剂，填写字母序号），通过现象能证明（4）中结论正确．
A．Fe（NO3）3溶液 B．NaCl溶液 C．NaNO3溶液   D．FeCl3溶液．
6．氮和硫的化合物在工农业生产、生活中具有重要应用．请回答下列问题：
（1）航天领域中常用N2H4作为火箭发射的助燃剂．N2H4与氨气相似，是一种碱性气体，易溶于水，生成弱碱N2H4•H2O．用电离方程式表示N2H4•H2O显碱性的原因N2H4•H20?N2H5++OH-．
（2）在恒温条件下，1mol NO2和足量C发生反应：2NO2（g）+2C（s）?N2（g）+2CO2（g），测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图1所示：

①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc（A）=Kc（B）（填“＜”或“＞”或“=”）．
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是A（填“A”或“B”或“C”）点．
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp=2 MPa（列出表达式并计算结果．Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．
（3）亚硝酸的电离平衡常数Ka=5.1×10 -4（298K）．它的性质和硝酸很类似．
①已知298K 时，H2CO₃的Ka1=4.2×10-7；Ka2=5.61×10-11．向含有2mol碳酸钠的溶液中加入1mol的HNO2后，则溶液中CO32-、HCO3-和NO2-的离子浓度由大到小是[HCO3-]＞[NO2-]＞[CO32-]．
②将10mL0.1mol/L的亚硝酸溶液加入到10mL0.1mol/L氨水（已知在25℃时，一水合氨的Ki=1.8×10-5）中，最后所得溶液为酸性（填“酸性”、“碱性”或者“中性”）．
（4）一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形成固定下来，但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，相关的热化学方程式如下：
①CaSO4（s）+CO（g）?CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H=+210.5kJ•mol-1
②CaSO4（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO2（g）△H=-189.2kJ•mol-1
反应CaO（s）+3CO（g）+SO2（g）?CaS（s）+3CO2（g）△H=-399.7kJ•mol-1；
（5）H2S气体溶于水形成的氢硫酸是一种二元弱酸，25℃时，在0.10mol•L-1H2S溶液中，通人HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c（S2-）关系如图2所示（忽略溶液体积的变化、H2S的挥发）．
①pH=13时，溶液中的c（H2S）+c（HS-）=0.043mol•L-1；
②某溶液含0.010mol•L-1Fe2+和0.10mol•L-1H2S，当溶液pH=2时，Fe2+开始沉淀．【已知：KSP（FeS）】=1.4×10-19．
13．葡萄酒常用Na2S2O5做抗氧化剂，25℃时，将0.5molNa2S2O5溶于水配成1L溶液，该溶液pH=4.5，溶液中部分微粒不正确的是（　　）
A．Na2S2O5溶于水的化学方程式：Na2S2O5+H2O=2NaHSO3
B．由图形可知，25℃时，HSO3-的水解平衡常数约为10-12
C．当溶液pH小于0.5后，图中曲线变化的原因可能是H2SO3被部分氧化
D．向溶液中加入碱性物质使溶液pH升高的过程中，一定存在如下关系：c（Na+）+c（H+）=c（HSO3-）+2c（SO32-）+c（OH-）
6．已知300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇的反应成为现实：2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H＜0．在温度为T℃，容积不变的V L密闭容器中，将3mol H2和1mol CO2混合，达到平衡时乙醇气体的体积分数为a，下列有关说法正确的是（　　）
A．升高温度，该反应的平衡常数将增大
B．从平衡混合气中分离出水蒸气可提高CO2和H2的利用率
C．再向该容器中充入2 mol H2和1 mol CO2，达到平衡时，H2的转化率将小于CO2
D．T℃，在起始体积为V L的密闭容器（容积可变，恒压）中将3 mol H2和1 mol CO2混合，达到平衡时乙醇体积分数大于a
7．下列说法正确的是（　　）
A．锅炉中沉积的CaSO4可用饱和Na2CO3溶液浸泡，再将不溶物用稀盐酸溶解除去
B．可采取加热蒸发的方法使FeCl3从水溶液中结晶析出
C．NaAlO2浓液中滴加Na2C03溶液，有沉淀和气体生成
D．将SO2分别通入硝酸钡溶液和溶有氨气的氯化钡溶液中，产生沉淀的成分相同

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