Question

15．某下組同學(xué)欲研究SO₂的性質(zhì)．
（1）將相關(guān)的含硫物質(zhì)分為如下表所示3組．第3組中物質(zhì)X的化學(xué)式是H₂SO₄．

第1組	第2組	第3組
S（單質(zhì)）	SO2、H2SO4、Na2SO3、NaHSO3	SO3、X、Na2SO4、NaHSO4

（2）利用如圖所示的裝置研究SO₂的性質(zhì)：

①在B中檢驗(yàn)SO₂的氧化性，則B中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O．
②在C中裝KMnO₄溶液，目的是檢驗(yàn)SO₂的還原性，溶液逐漸褪色．生成Mn²⁺．同時(shí)pH降低．則C中反應(yīng)的離子方程式為5SO₂+2H₂O+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
③在D中有40mL2.5mol/LNaOH溶液，反應(yīng)后增重4，則裝置D中發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式是5SO₂+8NaOH=3Na₂SO₃+2NaHSO₃+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）將相關(guān)的含硫物質(zhì)依據(jù)硫元素化合價(jià)分組，第3組物質(zhì)中硫元素的化合價(jià)都是+6價(jià)，判斷X為+6價(jià)的酸為H₂SO₄ ；
（2）研究SO₂的性質(zhì)：A中硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫，B中二氧化硫與硫化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)S；C中二氧化硫與KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)；D為尾氣處理裝置，二氧化硫與NaOH反應(yīng)，E可防止二氧化硫排放在環(huán)境中，以此來(lái)解答．
①二氧化硫與硫化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)S，二氧化硫中硫從+4降為0價(jià)，表現(xiàn)為氧化性；
②SO₂被氧化時(shí)，S元素的化合價(jià)由+4價(jià)升高為+6，Mn元素的化合價(jià)是從+7價(jià)降低到了+2價(jià)，氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)電子守恒、原子守恒書(shū)寫(xiě)方程式；
③若裝置F中有40mL 2.5mol•L^-1NaOH溶液，反應(yīng)后增重4.8g，吸收的為二氧化硫氣體，依據(jù)反應(yīng)方程式及二氧化硫氫氧化鈉物質(zhì)的量進(jìn)行分析判斷生成產(chǎn)物，然后寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可．

解答 解：（1）將相關(guān)的含硫物質(zhì)依據(jù)硫元素化合價(jià)分組，依據(jù)第3組物質(zhì)中硫元素的化合價(jià)都是+，6價(jià)，按照氧化物、酸、正鹽、酸式鹽的順序排列下來(lái)，判斷X為+6價(jià)的酸為H₂SO₄，
故答案為：H₂SO₄；
（2）①A中硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，B中二氧化硫與硫化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)S，該反應(yīng)為SO₂+2H₂S═3S↓+2H₂O，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為淡黃色沉淀生成，二氧化硫中S元素的化合價(jià)降低，則二氧化硫具有氧化性，
故答案為：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O；
②在C中裝KMnO₄溶液，二氧化硫具有還原性，兩者反應(yīng)，Mn元素的化合價(jià)是從+7價(jià)降低到了+2價(jià)，降低了5，硫元素的化合價(jià)從+4價(jià)升高到了+6價(jià)，升高了2價(jià)，所以最小公倍數(shù)為10，Mn元素前邊系數(shù)是2，SO₂前邊系數(shù)是5，根據(jù)原子守恒電荷守恒，化學(xué)反應(yīng)方程式為：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄，離子方程式為：5SO₂+2H₂O+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案為：5SO₂+2H₂O+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
③若n（SO₂）：n（NaOH）=1：2反應(yīng)按照反應(yīng)：SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；若n（SO₂）：n（NaOH）=1：1，反應(yīng)按照反應(yīng)SO₂+NaOH═NaHSO₃；裝置D中有40mL 2.5mol•L^-1 NaOH溶液中n（NaOH）=0.1mol，n（SO₂）=$\frac{4g}{64g/mol}$=0.0625mol；所以生成產(chǎn)物為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉；設(shè)生成亞硫酸鈉xmol、亞硫酸氫鈉ymol，2x+y=0.1mol，x+y=0.0625，解得：x=0.0375mol，y=0.025mol，即n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=3：2，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5SO₂+8NaOH=3Na₂SO₃+2NaHSO₃+3H₂O，
故答案為：5SO₂+8NaOH=3Na₂SO₃+2NaHSO₃+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，主要考查了二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)及檢驗(yàn)方法，題目難度中等，明確各裝置的作用及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，注意掌握二氧化硫的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法．