Question

6．SO₂是高中化学重点学习的三大气体之一，是常见的大气污染物之一，同时也是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义，请回答下列问题．
Ⅰ．某研究小组将纯净的SO₂气体通入0.5mol•L^-1的Ba（NO₃）₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀．为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO₂，该小组提出了如下假设：
假设一：溶液中的NO₃^-           
假设二：溶液中溶解的O₂
（1）验证假设一：
①请在下表空白处填写相关实验现象

实 验 步 骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的10mL 0.5mol/L BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体．	无现象	假设一成立
实验2：在盛有不含O2的10mL 0.5mol/L Ba（NO3）2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体．	白色沉淀生成

②设计实验一的目的是做对比实验．
（2）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO₂体积的变化曲线如图甲．实验2中溶液pH小于实验1的原因是（用离子方程式表示）3SO₂+2NO₃^-+2H₂O=3SO₄^2-+2NO↑+4H⁺．

Ⅱ．我国规定空气中SO₂含量不得超过0.02mg/L．某化学兴趣小组选用图乙实验装置，测定工业原料气（含SO₂、N₂、O₂）中SO₂的含量．
（1）若原料气从左向右流，上述装置连接的顺序是：原料气→c→d→b→a→e（用字母和箭头表示）．当装置②中出现溶液紫（或紫红）色褪去现象时，立即停止通气．
（2）你认为以下试剂中，可以用来代替试管中的酸性高锰酸钾溶液的是B．
A．NaOH溶液       B．溴水C．氨水             D．BaCl₂溶液
Ⅲ．中华人民共和国国家标准（GB2760-2011）规定葡萄酒中SO₂最大使用量为0.25g/L．某兴趣小组用图丙装置（夹持装置略）收集某葡萄酒中SO₂，并对含量定性测定．
（1）B中加入250.00ml葡萄酒和适量盐酸，加热使SO₂全部逸出并与C中H₂O₂完全反应，除去C中过量的H₂O₂，然后用0.0600mol/LNaOH标准溶液进行滴定，滴定至终点时，消耗NaOH溶液25.00mL，该葡萄酒中SO₂含量为0.192g/L．
（2）该测定结果比实际值偏高，分析原因并利用现有装置提出改进措施盐酸易挥发，用不挥发的强酸例如硫酸代替盐酸，或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，排除盐酸挥发的影响．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）①根据强酸制取弱酸的原理，亚硫酸是弱酸不能制备盐酸，故实验1无现象；二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-结合生成具有强氧化性的HNO₃，硝酸将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡；
②用 BaCl₂溶液作对比试验观察反应现象；
（2）试验1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子，所以溶液的pH减小；试验2中反应生成强电解质硫酸，则实验2的pH更小；
Ⅱ．（1）原料气通过高锰酸钾溶液，能氧化H₂SO₃，生成H₂SO₄ ，吸收二氧化硫气体，通过装置①③排水量气测定仪器和氮气的体积；装置②是吸收二氧化硫气体，高锰酸钾溶液紫色，全部反应紫色褪去，应停止通气；
（2）二氧化硫具有还原性，可以利用高锰酸钾溶液吸收，且现象明显，氢氧化钠虽能吸收二氧化硫其他单无明显现象，溴水可以吸收二氧化硫棕红色褪去，现象明显，氨水可以吸收二氧化硫，但实验现象无明显现象；
Ⅲ．（1）根据关系式2NaOH～H₂SO₄～SO₂及氢氧化钠的物质的量计算出二氧化硫的质量，再计算出该葡萄酒中的二氧化硫含量；
（2）根据盐酸是挥发性酸，挥发的酸消耗氢氧化钠判断对测定结果的影响；可以选用非挥发性的酸或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，减去盐酸挥发的影响．

解答 解：Ⅰ．（1）①根据强酸制取弱酸的原理，亚硫酸是弱酸不能制备盐酸，故实验1无现象；
二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-结合生成具有强氧化性的HNO₃，硝酸将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，从而生成硫酸钡沉淀，
故答案为：无现象；白色沉淀生成；
②实验一在盛有不含O₂的10mL 0.5mol/L BaCl₂溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO₂气体，实验二在盛有不含O₂的10mL 0.5mol/L Ba（NO₃）₂溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO₂气体，对比实验观察反应现象确定硝酸根在酸溶液中具有氧化性，
故答案为：做对比实验；
（2）试验1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，所以溶液的pH减小；试验2发生反应：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-，反应中生成了强酸硫酸，则实验2的pH小于实验1，
故答案为：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-；
Ⅱ．（1）原料气通过高锰酸钾溶液，能氧化H₂SO₃，生成H₂SO₄ ，吸收二氧化硫气体，通过装置①③排水量气测定仪器和氮气的体积；装置②是吸收二氧化硫气体，高锰酸钾溶液紫色，全部反应紫色褪去，应停止通气，连接装置接口顺序为：c→d→b→a→e，装置②是吸收二氧化硫气体，高锰酸钾溶液紫色，全部反应紫色褪去，应停止通气，否则二氧化硫吸收不完全，造成误差，
故答案为：c→d→b→a→e；溶液紫（或紫红）色褪去；
（2）二氧化硫具有还原性，可以利用高锰酸钾溶液吸收，且现象明显，氢氧化钠虽能吸收二氧化硫气体但无明显现象，溴水可以吸收二氧化硫棕红色褪去，现象明显，氨水可以吸收二氧化硫，但实验现象无明显现象；
故答案为：B；
Ⅲ．（1）根据2NaOH～H₂SO₄～SO₂可知SO₂的质量为：$\frac{1}{2}$×（0.0600mol/L×0.025L）×64g/mol=0.048g，该葡萄酒中的二氧化硫含量为：$\frac{0.048g}{0.25L}$=0.192g/L，
故答案为：0.192；
（2）由于盐酸是挥发性酸，挥发的酸消耗氢氧化钠，使得消耗的氢氧化钠溶液体积增大，测定结果偏高；因此改进的措施为：用不挥发的强酸，如硫酸代替盐酸，或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，扣除盐酸挥发的影响，
故答案为：盐酸易挥发；用不挥发的强酸如硫酸代替盐酸或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，扣除盐酸挥发的影响．

点评 本题考查了性质实验方案的设计，题目难度中等，明确实验目的及实验原理为解答关键，试题充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，注意掌握物质性质实验方案的设计与评价原则．