Question

3．I．某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应．进行了如下实验，实验装置如图1所示．
①先连接好装置，检查气密性，再加入试剂；
②加热A试管，B中品红溶液褪色，熄灭酒精灯；
③将铜丝向上抽动离开液面．

（1）A试管中发生反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）在盛有BaCl₂溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其分成两份，分别滴加氯水和氨水都会有白色沉淀生成，写出其中SO₂显示还原性的反应的离子方程式Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓．
（3）实验完毕后，先熄灭酒精灯，由于导管E的存在，B中的液体不会倒吸入A中，其原因是当A试管中气压减小时，空气从E导管进入A中，维持A中气压平衡
（4）实验完毕后，装置中残留气体有毒，不能打开胶塞．为了防止该气体排人空气中污染环境，拆除装置前，应当采取的操作是从E管口向A中缓缓鼓入空气将残留的SO₂赶入NaOH中充分吸收
（5）将SO₂气体通入含有2mol Na₂S的溶液中，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO₂气体5mol（不考虑溶解的SO₂）
II．（6分）某研究性学习小组在研究二氧化硫漂白作用时，从“氯气的漂白作用实际上是氯气与水反应生成的次氯酸的漂白作用”得到启发．为了探究二氧化硫的漂白作用到底是二氧化硫本身还是二氧化硫与水作用的产物，该小组设计了如下实验．请回答相关问题．
（1）实验室用亚硫酸钠粉末跟硫酸制取二氧化硫，现有下列三种硫酸溶液，应选用B （填字母）． 
A．98%浓硫酸    B．70%硫酸    C．l0%稀硫酸
（2）为了探究SO₂能否使品红褪色，该同学选择了正确的药品后设计了如图2所示实验装置，请指出实验装置设计中的不合理之处．
①不能用长颈漏斗，应改用分液漏斗．
②缺少二氧化硫的干燥装置．
（3）该同学选择了正确装置后，实验中控制二氧化硫以大约每秒3个气泡的速度通过品红的酒精溶液时，经过一小时后，品红仍不褪色．为此，你认为使品红的水溶液褪色的微粒可能是HSO₃^-、SO₃^2-、H₂SO₃．
（4）该同学进一步实验如下：取等量相同浓度的品红水溶液于两支试管中，再分别加入少量亚硫酸钠固体和亚硫酸氢钠固体，两支试管中的品红都褪色，他得出结论：使品红褪色的微粒肯定是$HSO_3^-$或SO${\;}_{3}^{2-}$．你认为他的结论是否正确不正确，其理由是因为亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子都会水解生成亚硫酸．

Answer 1

分析 I．（1）加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成CuSO₄、SO₂、H₂O，根据反应物、生成物和反应条件书写方程式；
（2）SO₂具有还原性，能被强氧化剂氧化生成硫酸，据此写出二氧化硫与氯气反应的离子方程式；
（3）A中气体和外界相通，能利用大气压平衡A中压强；
（4）SO₂有毒，为防止SO₂污染空气，应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中，使SO₂被完全吸收；
（5）SO₂具有氧化性，能和Na₂S反应生成S单质，当吸收二氧化硫最多时生成亚硫酸氢钠和S，反应方程式为5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃，根据二者之间的关系式计算；
II．（1）根据浓硫酸和二氧化硫的性质分析，浓度大时硫酸以分子形式存在，硫酸稀时，二氧化硫易溶于水，据此分析．
（2）根据实验目的及二氧化硫的性质分析，应制取干燥的二氧化硫气体，为控制液体的量，应选取易控制流量的仪器；
（3）根据二氧化硫、品红溶液、品红酒精溶液的性质分析；
（4）亚硫酸钠和亚硫酸氢钠都能水解生成亚硫酸，根据溶液中存在的含硫微粒判断．

解答 解：（1）加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成CuSO₄、SO₂、H₂O，根据反应物、生成物和反应条件知，该反应方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）SO₂具有还原性，能被强氧化剂氧化生成硫酸，Cl₂具有强氧化性，在水溶液里能将SO₂氧化为硫酸，硫酸和BaCl₂溶液发生复分解反应生成BaSO₄，离子方程式为：Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
故答案为：Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
（3）当A中气体压强减小时，外界大气压不变，空气从E进入A，使A中压强平衡，所以B中压强不会产生倒吸，
故答案为：当A试管中气压减小时，空气从E导管进入A中，维持A中气压平衡；
（4）SO₂有毒不能直接排空，为防止SO₂污染空气，应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中，使SO₂被完全吸收，其基本操作方法为从E管口向A中缓缓鼓入足量空气，将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中，使其完全被吸收，
故答案为：从E管口向A中缓缓鼓入空气将残留的SO₂赶入NaOH中充分吸收；
（5）SO₂具有氧化性，能和Na₂S反应生成S单质，当吸收二氧化硫最多时生成亚硫酸氢钠和S，反应方程式为5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃，设最多吸收的二氧化硫物质的量为x，
5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃，
5mol 2mol
x    2mol
5mol：2mol=x：2mol
x=$\frac{5mol×2mol}{2mol}$=5mol，
故答案为：5；
II．（1）硫酸和亚硫酸钠固体制取二氧化硫发生的是离子反应，如果硫酸浓度过大，硫酸是以分子形式存在，没有电离出H⁺，不能反应生成SO₂；如果硫酸浓度过低，二氧化硫易溶于水，不利于二氧化硫放出，所以选取70%硫酸，故选B，
故答案为：B；
（2）为控制硫酸的流量应选取分液漏斗，该实验是探究干燥的SO₂能不能使品红褪色，所以二氧化硫通入品红溶液前要进行干燥，
故答案为：不能用长颈漏斗，应改用分液漏斗；缺少二氧化硫的干燥装置；
（3）二氧化硫和水反应生成亚硫酸，二氧化硫和酒精不反应，二氧化硫能使品红溶液褪色而不能使品红的酒精溶液褪色，由此得出S0₂的漂白作用是SO₂与水作用的产物导致的，二氧化硫和水反应生成亚硫酸、亚硫酸电离生成亚硫酸氢根离子、亚硫酸氢根离子电离生成亚硫酸根离子，所以使品红的水溶液褪色的微粒可能是：HSO₃^-、SO₃^2-、H₂SO₃，
故答案为：HSO₃^-、SO₃^2-、H₂SO₃；
（4）亚硫酸钠和亚硫酸氢钠都能水解生成亚硫酸，且亚硫酸氢根离子能电离生成亚硫酸根离子，所以两种溶液中都含有HSO₃^-、SO₃^2-、H₂SO₃，所以不能确定使品红褪色的微粒肯定是HSO₃^-或SO₃^2-，
故答案为：不正确；因为亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子都会水解生成亚硫酸．

点评 本题考查了性质实验方案的设计，题目难度中等，涉及浓硫酸的性质、二氧化硫的漂白性探究、化学实验基本操作方法判断等知识，试题知识点较多、题量较大，注意掌握性质实验方案的设计原则，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力．