Question

9．某化学小组在实验室中对SO₂的性质进行探究．回答下列问题：
（1）学生甲以Na₂SO₃粉末和浓H₂SO₄为原料制取SO₂，装置A中仪器X的名称是长颈漏斗；现欲收集一瓶干燥的SO₂，选择图1中的装置，其连接顺序为abcedf（或abcedbcf）（按气流方向，用小写字母表示）．

（2）学生乙用浓H₂SO₄和乙醇反应得到的乙烯气体中含有SO₂、CO₂．现选择图3中的装置，检验混合气体中存在乙烯和SO₂，则装置中盛放的试剂是A品红溶液，BNaOH溶液，C品红溶液，D酸性高锰酸钾溶液．
（3）学生丙测得常温下SO₂的饱和溶液的pH=a，用中和滴定法测得其物质的量浓度为c．该溶液中可认为c（H⁺）≈c（HSO₃^-），根据K_al=10^-2a/（c-10^-a）近似计算H₂SO₃的一级电离常数K_a1．该法测定的H₂SO₃的K_a1与理论值相差较大，判断K_a1实验值比理论值偏小（填“偏大”或“偏小”），理由是SO₂饱和溶液中存在大量的水合SO₂分子，使测定的c值比实际H₂SO₃的浓度偏大．
（4）学生丁选择图3装置将SO₂通入新制的Cu（OH）₂悬浊液中．
①实验I：新制的Cu（OH）₂悬浊液由过量CuSO₄溶液和NaOH溶液配制．现象：开始析出砖红色沉淀；一段时间后，砖红色沉淀消失；静置，生成少量紫红色固体，溶液变绿色．推测开始析出的砖红色沉淀是Cu₂O；实验I证明SO₂具有还原性．
②实验II：新制的Cu（OH）₂悬浊液由过量CuCl₂溶液和NaOH溶液配制．现象：开始析出黄色沉淀；一段时间后，黄色沉淀消失；静置，生成大量白色沉淀，溶液变绿色．经检验白色沉淀为CuCl，则由Cu（OH）₂生成CuCl的离子方程式为：2Cu（OH）₂+2Cl^-+SO₂=2CuCl↓+SO₄^2-+2H₂O．
推测实验I和实验II的现象差异与Cl^-有关而与SO₄^2-无关．请设计实验证明上述推测是否合理，简述操作、现象和有关结论先利用CuCl₂溶液和NaOH溶液配制新制的Cu（OH）₂悬浊液；过滤，用蒸馏水洗涤Cu（OH）₂固体，并检验是否洗涤干净；向洗净的Cu（OH）₂固体中加入适量蒸馏水振荡，然后持续通入SO₂．若现象与实验Ⅰ相同，则证明上述推测合理，否则不合理．

Answer 1

分析 （1）根据常用仪器的名称及用途进行分析回答；收集一瓶干燥的SO₂，则须先制取气体，然后干燥，再收集，因为二氧化硫有毒、易溶于水，还要对尾气进行吸收处理，为防止吸收尾气的水进入二氧化硫集气瓶，利用浓硫酸具有吸水性进行干燥；
（2）因二氧化碳对乙烯的检验无干扰，所以根据实验的目的是检验乙烯和二氧化硫，需要先检验乙烯中含有二氧化硫，然后除去杂质二氧化硫，再检验乙烯；
（3）二氧化硫和水反应为可逆反应，SO₂饱和溶液中存在大量的水合SO₂分子，使测定的c值比实际H₂SO₃的浓度偏大；
（4）①二氧化硫具有还原性，新制的氢氧化铜具有弱氧化性，砖红色沉淀是被还原的产物Cu₂O；
②白色沉淀为CuCl，新制的氢氧化铜具有弱氧化性，氧化二氧化硫为硫酸根离子，根据得失电子守恒和电荷守恒书写离子方程式；综合实验I、实验II，推测实验I和实验II的现象差异与Cl^-有关而与SO₄^2-无关，不用含硫酸根离子的盐配制氢氧化铜，然后进行对照试验．

解答 解：（1）装置A中仪器X具有长颈球形特征，是长颈漏斗，现欲收集一瓶干燥的SO₂，装置的导管按气流方向连接的顺序是：装置A制取二氧化硫，a通过导管b把二氧化硫导入试剂瓶中进行干燥，通过c 导管导出后，通过e导管导入集气瓶中收集，为了防止二氧化硫逸出扩散到空气中污染环境，应该把d导管连接到e导管上，为防止通过D吸收逸出的二氧化硫的水逸到C中，把d导管连接到b把二氧化硫导入试剂瓶中进行干燥，通过c 导管导出后，连接f；
故答案为：长颈漏斗；abcedf（或abcedbcf）；
（2）检验二氧化硫用品红溶液，检验乙烯用酸性高锰酸钾溶液，乙烯和二氧化硫都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以先检验二氧化硫，然后检验乙烯，同在检验乙烯之前用NaOH溶液除尽SO₂，再通过品红溶液不褪色确认SO₂已除干净，最后用酸性高锰酸钾溶液检验乙烯，因装置A用来检验SO₂，试管中品红溶液褪色，说明含有SO₂，装置B试管装有NaOH溶液除去SO₂，装置C试管通过品红溶液不褪色确认SO₂已除干净，装置D通过酸性高锰酸钾溶液褪色检验乙烯，
故答案为：品红溶液；NaOH溶液； 品红溶液；酸性高锰酸钾溶液；
（3）二氧化硫和水反应SO₂+H₂O?H₂SO₃，因该反应为可逆反应，SO₂饱和溶液中存在大量的水合SO₂分子，该法测定的H₂SO₃的K_a1与理论值比较，使测定的c值比实际H₂SO₃的浓度偏大，K_a1实验值比理论值偏小，
故答案为：偏小；SO₂饱和溶液中存在大量的水合SO₂分子，使测定的c值比实际H₂SO₃的浓度偏大；
（4）①新制的Cu（OH）₂悬浊液由过量CuSO₄溶液和NaOH溶液配制，开始析出砖红色沉淀为Cu₂O，Cu（OH）₂中+2价的铜被还原成+1价的铜，说明二氧化硫具有还原性，
故答案为：Cu₂O；还原性；
②实验II：新制的Cu（OH）₂悬浊液由过量CuCl₂溶液和NaOH溶液配制，析出白色沉淀为CuCl，新制的氢氧化铜氧化二氧化硫为硫酸根离子，根据得失电子守恒和电荷守恒，离子方程式为：2Cu（OH）₂+2Cl^-+SO₂=2CuCl↓+SO₄^2-+2H₂O，综合实验I、实验II，推测实验I和实验II的现象差异与Cl^-有关而与SO₄^2-无关，先利用CuCl₂溶液和NaOH溶液配制新制的Cu（OH）₂悬浊液；过滤，用蒸馏水洗涤Cu（OH）₂固体，并检验是否洗涤干净；向洗净的Cu（OH）₂固体中加入适量蒸馏水振荡，然后持续通入SO₂．若现象与实验Ⅰ相同，则证明上述推测合理，否则不合理，
故答案为：2Cu（OH）₂+2Cl^-+SO₂=2CuCl↓+SO₄^2-+2H₂O；先利用CuCl₂溶液和NaOH溶液配制新制的Cu（OH）₂悬浊液；过滤，用蒸馏水洗涤Cu（OH）₂固体，并检验是否洗涤干净；向洗净的Cu（OH）₂固体中加入适量蒸馏水振荡，然后持续通入SO₂．若现象与实验Ⅰ相同，则证明上述推测合理，否则不合理．

点评 本题考查了SO₂的性质探究实验，涉及二氧化硫的还原性、漂白性、氧化还原反应原理、乙烯的性质、实验方案的设计等知识，注意当有多种产物需检验时，应考虑先后顺序，题目难度中等．