Question

8．硫酸性质是中学化学学习的重点．请回答下列问题：
（1）中学化学中利用物质与浓硫酸共热可制备SO₂气体，写出用浓硫酸还可制备不同类别的气体的名称：乙烯（写一种）．
（2）某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应以及SO₂的性质，用下图所示装置进行有关实验．

①装置B的作用是贮存多余的气体．B中应放置的液体是d（填序号）．
a．饱和Na₂SO₃溶液             b．酸性 KMnO₄溶液
c．浓溴水                     d．饱和NaHSO₃溶液
②反应完毕后，烧瓶中还有一定量的余酸，使用足量的下列药品不能用来证明反应结束后的烧瓶中的确有余酸的是b（填序号）．
a．Fe粉b．BaCl₂溶液       c．CuO    d．Na₂CO₃溶液
③实验中某学生向A中反应后溶液中通入一种常见气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，该反应的化学方程式是2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O．                       
④为验证二氧化硫的还原性，C中盛有氯水，充分反应后，取C中的溶液分成三份，分别进行如下实验：
方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀
上述方案中合理的是Ⅲ（填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；C中发生反应的离子方程式为Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-．D中盛有氢氧化钠溶液，当通入二氧化硫至试管D中溶液显中性时，该溶液中c（Na⁺）=2 c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒浓度的代数式表示）．
（3）利用FeCl₃溶液的氧化性也可以吸收SO₂．
①该反应的离子方程式是2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．检验FeCl₃是否完全被还原的方法为取少量反应后的溶液滴加少量硫氰化钾溶液，若不变红则氯化铁完全被还原．
②为验证FeCl₃溶液与SO₂的反应：同学们将SO₂通入0.05mol•L^-1 FeCl₃溶液中，溶液很快由黄色变为红褐色； 将溶液长时间放置后，最终变为浅绿色． 关于红褐色液体，以下是同学们的分析推测及实验．

分析推测	实验步骤及现象
甲：生成了Fe（OH） 3胶体 乙：经查阅资料，可能发生反应：Fe3++6SO2?Fe（SO2）63+ （反应b）	ⅰ．制备Fe（OH） 3胶体并检验 ⅱ．分别向Fe（OH） 3胶体和该红褐色液体中加入适量铁粉，振荡后前者不变色，后者变为浅绿色

利用胶体的丁达尔效应（填性质） 可以检验步骤ⅰ中是否得到了Fe（OH） ₃胶体．
根据反应b，说明步骤ⅱ中液体颜色变化的原因是加入铁粉时发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，c（Fe³⁺）减小，使反应Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺ 逆向移动（用离子方程式结合必要的文字说明）．

Answer 1

分析 （1）利用乙醇在浓硫酸、加热条件下发生消去反应制备乙烯；
（2）①装置B的作用是贮存多余二氧化硫，二氧化硫具有还原性，在溶液中可以被酸性高锰酸钾、溴水氧化，能与亚硫酸钠溶液反应转化为亚硫酸氢钠；
②反应后剩余的酸为硫酸，溶液还有硫酸铜，利用与氢离子的反应进行检验；
③向A中反应后溶液中通入一种常见气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，通入的气体具有氧化性，根据元素守恒可知，应投入氧气；
④氯水与二氧化硫反应生成HCl与硫酸，检验反应后溶液中含有SO₄^2-，说明二氧化硫具有还原性，氯水溶液中含有氯离子，能与硝酸银生成白色沉淀，氯水中含有HClO，可以使品红溶液褪色；
根据电荷守恒解答试管D中溶液显中性时溶液中c（Na⁺）；
（3）①在溶液中铁离子将二氧化硫氧化为硫酸；利用KSCN溶液检验反应后的溶液是否含有Fe³⁺，判断氯化铁是否反应完全；
②利用胶体的丁达尔效应检验是否得到了Fe（OH） ₃胶体；
Fe（OH） ₃胶体加入Fe粉，红褐色不褪色，说明氢氧化铁胶体不能与Fe反应，而Fe能使该红褐色溶液变为浅绿色，说明溶液红褐色是因为生成Fe（SO₂）₆³⁺，Fe与Fe³⁺反应，使反应Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺ 逆向移动．

解答 解：（1）利用乙醇在浓硫酸、加热条件下发生消去反应制备乙烯，
故答案为：乙烯；
（2）①装置B的作用是贮存多余二氧化硫，二氧化硫具有还原性，在溶液中可以被酸性高锰酸钾、溴水氧化，能与亚硫酸钠溶液反应转化为亚硫酸氢钠，
故选：d；
②反应后剩余的酸为硫酸，溶液还有硫酸铜，利用与氢离子的反应进行检验，Fe、Cu、碳酸钠能与硫酸反应，氯化钡与硫酸、硫酸铜均可反应生白色沉淀，
故选：b；
③向A中反应后溶液中通入一种常见气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，通入的气体具有氧化性，根据元素守恒可知，应投入氧气，反应方程式为：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O；
④氯水与二氧化硫反应生成HCl与硫酸，检验反应后溶液中含有SO₄^2-，说明二氧化硫具有还原性，
氯水溶液中含有氯离子，能与硝酸银生成白色沉淀，方案I不合理，
氯水中含有HClO，可以使品红溶液褪色，不能说明二氧化硫还原性，方案Ⅱ不合理，
向第三份溶液加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明生成SO₄^2-，方案Ⅲ合理，
C中发生反应的离子方程式为：Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-，
根据电荷守恒，试管D中溶液显中性时溶液中c（Na⁺）=2 c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
故答案为：Ⅲ；Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-；2 c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）；
（3）①在溶液中铁离子将二氧化硫氧化为硫酸，反应离子方程式为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；检验FeCl₃是否完全被还原的方法为：取少量反应后的溶液滴加少量硫氰化钾溶液，若不变红则氯化铁完全被还原，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；取少量反应后的溶液滴加少量硫氰化钾溶液，若不变红则氯化铁完全被还原；
②利用胶体的丁达尔效应 可以检验步骤ⅰ中是否得到了Fe（OH） ₃胶体，
Fe（OH） ₃胶体加入Fe粉，红褐色不褪色，说明氢氧化铁胶体不能与Fe反应，而Fe能使该红褐色溶液变为浅绿色，说明溶液红褐色是因为生成Fe（SO₂）₆³⁺，加入铁粉时发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，c（Fe³⁺）减小，使反应Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺ 逆向移动，
故答案为：丁达尔效应；加入铁粉时发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，c（Fe³⁺）减小，使反应Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺ 逆向移动．

点评 本题考查物质性质探究实验方案，侧重考查学生对原理的理解，熟练掌握元素化合物性质，是对学生综合能力的考查．