Question

二氧化硫是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物．请回答相关问题：
（1）有人提出如下方案防治酸雨：常温下将含有SO₂的废气通入FeCl₃ 溶液中，然后在所得溶液中提取晶体而实现SO₂的回收利用．
①参加反应的SO₂和Fe³⁺的物质的量之比是

 

．
②若要从所得溶液中提取晶体，必须进行的实验操作步骤：蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥，在这一系列操作中没有用到的仪器有

 

（填序号）．
A．蒸发皿   　B．石棉网     　C．漏斗　　D．烧杯      E．玻璃棒     F． 坩埚
（2）将SO₂和O₂的混合气体通入容积为2.0L的密闭容器内，在一定温度和催化剂存在的条件下，反应达平衡时测得SO₂、O₂和SO₃物质的量分别为2.0mol、1.0mol和3.0mol． 则该条件下，试计算2SO₂+O₂?2SO₃ 反应的平衡常数为及SO₂的转化率．

 

（3）若用过量的铁粉与浓硫酸在加热条件下制SO₂，发现生成的气体冷却后体积比理论计算所得的SO₂的体积要多．请你对气体的组成提出合理猜想，并说明验证的方法．
①猜想：

 

；
②验证方法：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,二氧化硫的化学性质

专题：氧族元素

分析：（1）①反应时，S元素的化合价由+4升高为+6价，Fe元素的化合价由+3价降低为+2，由电子守恒分析；
②蒸发用到蒸发皿、石棉网、玻璃棒，过滤用到漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）利用平衡浓度计算化学平衡常数K，利用S原子守恒及反应可知，起始n（SO₂）=5mol，转化的n（SO₂）=3mol；
（3）随反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸与Fe反应生成氢气，检验氢气利用燃烧产物使无水硫酸铜变蓝来说明．

解答： 解：（1）①反应时，S元素的化合价由+4升高为+6价，Fe元素的化合价由+3价降低为+2，SO₂和Fe³⁺的化合价升降之比为2：1，因此参加反应的物质的量之比为1：2，故答案为：1：2；
②蒸发用到蒸发皿、玻璃棒，过滤用到漏斗、烧杯、玻璃棒，没有用到石棉网、坩埚，故答案为：B、F；
（2）设反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）的平衡常数K，
平衡时，c（SO₃）=3.0mol/2.0L=1.5mol?L^-1
c（O₂）=1.0mol/2.0L=0.5 0mol?L^-1
c（SO₂）=2.0mol/2.0L=1.0mol?L^-1
K=

(1.5mol/L)2

0.5mol/L×(1.0mol/L)2

═4.5mol?L^-1，
设反应过程消耗x mol O₂（g）
               2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）
起始物质的量/mol a        b
转化物质的量/mol 2x       x         2x
平衡物质的量/mol 2.0     1.0        3.0
则：2x=3.0 a-2x=2.0 b-x=1.0 a=5.0mol
SO₂的平衡转化率=

3.0mol

5.0mol

×100%=60%，
故答案为：K=4.5，转化率为60%；
（3）随反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸与Fe反应生成氢气，若生成氢气，则燃烧产物使无水硫酸铜变蓝，则
①猜想：气体为SO₂和H₂ 的混合气体，
②验证方法：将气体通入品红溶液，若红色褪去，说明含有SO₂，继续将气体依次通入过量的酸性高锰酸钾、浓硫酸，然后将气体点燃，产物冷却后，若能使无水硫酸铜变蓝，证明此气体为H₂，
故答案为：气体为SO₂和H₂ 的混合气体；将气体通入品红溶液，若红色褪去，说明含有SO₂，继续将气体依次通入过量的酸性高锰酸钾、浓硫酸，然后将气体点燃，产物冷却后，若能使无水硫酸铜变蓝，证明此气体为H₂．

点评：本题考查较综合，涉及化学平衡的计算、氧化还原反应的计算及实验，侧重学生分析能力和计算能力的考查，注意浓硫酸的性质、二氧化硫、氢气的检验等，题目难度中等．