Question

3．二氧化硫是硫的重要化合物，在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用．探究二氧化硫的制取和性質(zhì)都有著非常重要的意義．
（1）工業(yè)上用黃鐵礦（FeS₂，其中S元素為-1價）在高溫下和氧氣反應(yīng)制備SO₂：

該反應(yīng)中被氧化的元素是S、Fe（填元素符號）．當(dāng)該反應(yīng)轉(zhuǎn)移5.50mol電子時，生成的二氧化硫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4L．
（2）①實驗室可用70%的濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫，如果能控制反應(yīng)速度，下圖中可選用的發(fā)生裝置是a d（填寫字母）．

②若用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）二氧化硫，如果已有25.2%亞硫酸鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）被氧化成硫酸鈉，則至少需稱取該亞硫酸鈉26.1g（保留一位小數(shù)）．
（3）某化學(xué)興趣小組設(shè)計用如圖裝置驗證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)．

①能說明二氧化硫具有氧化性的實驗現(xiàn)象為a試管中有淡黃色沉淀生成．
②為驗證二氧化硫的還原性，充分反應(yīng)后，取試管b中的溶液分成三份，分別進(jìn)行如下實驗：
方案Ⅰ：向第一份溶液加入品紅溶液，紅色褪去
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
上述方案中合理的是II（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）氧化還原反應(yīng)中，化合價升高的元素在反應(yīng)中被氧化，根據(jù)電子守恒確定轉(zhuǎn)移電子的量與二氧化硫的量之間的關(guān)系；
（2）①實驗室可用70%的濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫，為固體與液體反應(yīng)不加熱裝置，能控制反應(yīng)速度，利用分液漏斗控制液體的加入；
②由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，根據(jù)關(guān)系式及二氧化硫的物質(zhì)的量計算出需要亞硫酸鈉的質(zhì)量；設(shè)沒有變質(zhì)的亞硫酸鈉為100g，根據(jù)變質(zhì)的質(zhì)量計算出變質(zhì)后溶液中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，再計算出需要變質(zhì)后的亞硫酸鈉的質(zhì)量；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低價的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
②氯水中含有氯氣，氯水中還含有次氯酸、HCl，氯氣具有氧化性，可以將二氧化硫氧化到最高價的硫酸．

解答 解：（1）氧化還原反應(yīng)4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合價升高的Fe、S元素在反應(yīng)中被氧化，該反應(yīng)生成8mol的二氧化硫，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為44mol，所以當(dāng)該反應(yīng)轉(zhuǎn)移5.50mol電子時，生成的二氧化硫的物質(zhì)的量為1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4L，
故答案為：S、Fe； 22.4；
（2）①實驗室可用70%的濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫，為固體與液體反應(yīng)不加熱裝置，能控制反應(yīng)速度，利用分液漏斗控制液體的加入，有a、d符合，
故答案為：a、d；
②由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需稱取亞硫酸鈉的質(zhì)量為：m（Na₂SO₃）=126g•mol^-1×$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=18.9g；
設(shè)沒有變質(zhì)的亞硫酸鈉為100g，則有25.2g亞硫酸鈉被氧化成硫酸鈉，25.2g亞硫酸氧化為硫酸鈉后質(zhì)量變?yōu)椋?5.2g×$\frac{142}{126}$=28.4g，則有25.2%亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉的樣品中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{100g-25.2g}{100g-25.2g+28.4g}$×100%≈72.5%，
因此稱取變質(zhì)后樣品的質(zhì)量應(yīng)為$\frac{18.9g}{72.5%}$≈26.1g，
故答案為：26.1；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低價的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成淡黃色的沉淀S，所以能說明二氧化硫具有氧化性的實驗現(xiàn)象為a試管中有淡黃色沉淀生成，
故答案為：a試管中有淡黃色沉淀生成；
②氯水中含有氯氣，氯水中還含有次氯酸、HCl，氯氣和次氯酸具有強(qiáng)氧化性，
方案I：向第一份溶液加入品紅溶液，紅色褪去，可以是氯水中含有的漂白性物質(zhì)次氯酸起的作用；
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中含硫酸根離子，是二氧化硫在酸性環(huán)境下被氯水氧化生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，S元素的化合價升高，體現(xiàn)二氧化硫的還原性，則實驗設(shè)計合理，
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可能是氯水中的氯離子產(chǎn)生的作用，
故答案為：II；Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-．

點評 本題考查二氧化硫的性質(zhì)，側(cè)重分析與應(yīng)用計算能力的考查，二氧化硫具有氧化性、還原性、漂白性，注意該實驗的目的，能從化合價變化上來分析解答，題目難度中等．