Question

20．某科研小組用MnO₂和濃鹽酸制備Cl₂時，利用剛吸收過少量SO₂的NaOH溶液對其尾氣進行吸收處理．
（1）請完成SO₂與過量NaOH溶液反應的化學方程式：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（2）反應Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O中的氧化劑為Cl₂．
（3）吸收尾氣一段時間后，吸收液（強堿性）中肯定存在Cl^-、OH^-和SO₄^2-．請設計實驗，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子（不考慮空氣的CO₂的影響）．
①提出合理假設．
假設1：只存在SO₃^2-；
假設2：只存在ClO^-；
假設3：既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-
②基于假設3（即驗證假設3成立），設計實驗方案，進行實驗．請在答題卡上寫出實驗步驟以及預期現(xiàn)象和結論．限選實驗試劑：3mol．L^-1H₂SO₄、1mom．L^-1NaOH、0.01mol．L^-1KMnO₄、淀粉-KI溶液、紫色石蕊試液．

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3mol．L-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中
步驟2：向A試管中滴加1-2滴0.01mol．L-1KMnO4溶液．	溶液呈淺紫色，則證明不存在SO32-， 則證明不存在SO32-．
步驟3：向B試管中滴加1-2滴淀粉-KI溶液．	溶液不變藍色， 則證明不存在ClO-．

（4）研究小組為測定某工廠區(qū)空氣中SO₂的含量，取10m³（標準狀況）的空氣，緩慢通過足量氯水中，在所得溶液中加入過量的BaC1₂溶液，將產生的白色沉淀洗滌、干燥，用電子稱稱其質量為0.233g．則此空氣中SO₂的濃度為6.4 mg/m³．（只要求計算結果，結果單位用mg/m³表示）．

Answer 1

分析 （1）氫氧化鈉過量，二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水；
（2）根據(jù)在氧化還原反應中，所含元素化合價降低的反應物是氧化劑來判斷；
（3）①根據(jù)反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可假設1、溶液中可能存在只存在SO₃²，2、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，3、SO₃^2-、ClO^-都存在；
②根據(jù)所限制實驗試劑和SO₃^2-、ClO^-的性質，先加入硫酸至酸性，若存在SO₃^2-、ClO^-，分別生成了H₂SO₃和HClO；因為HClO具有氧化性，選擇淀粉-KI溶液，證明有ClO^-的存在；H₂SO₃具有還原性，選擇具有強氧化性高錳酸鉀溶液，證明SO₃^2-的存在；
（4）根據(jù)題意可知，發(fā)生的反應有：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，由上述反應根據(jù)元素守恒可以得出二氧化硫與硫酸鋇之間的關系，由硫酸鋇的質量可求出二氧化硫的質量，再求出空氣中SO₂的濃度．

解答 解：（1）SO₂與過量NaOH溶液反應，因NaOH過量，故生成的是正鹽，化學方程式為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
故答案為：Na₂SO₃+H₂O；
（2）在氧化還原反應中，所含元素化合價降低的反應物是氧化劑劑，反應物Cl₂中的Cl元素的價態(tài)從0→-1，化合價降低，得到電子則表現(xiàn)氧化性，氧化劑為Cl₂，
故答案為：Cl₂；
（3）①根據(jù)反應原理：Cl₂+Na₂SO₃+2NaOH═2NaCl+Na₂SO₄+H₂O，可提出以下假設：
假設1、溶液中可能存在只存在SO₃²，
假設2、既不存在SO₃^2-也不存在ClO^-，
假設3、SO₃^2-和ClO^-不能共存，所以另一種假設判斷為只有ClO^-；
故答案為：只存在ClO^-；
②因為吸收液呈堿性，先取少量吸收液于試管中，滴加3moL-L^-1 H₂SO₄至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中先加入硫酸的試管，若存在SO₃^2-、ClO^-，分別生成了H₂SO₃和HClO；
向A試管中滴加1-2滴0.01mol．L^-1KMnO₄溶液，KMnO₄能被SO₃^2-還原為錳離子而褪色，溶液呈淺紫色，則證明不存在SO₃^2-；
向B試管中滴加1-2滴淀粉-KI溶液，ClO^-能與碘離子反應生成單質碘，溶液會變藍色，若溶液不變藍色，則證明不存在ClO^-．
故答案為：

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3 moL•L-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中
步驟2：向A試管中滴加1-2滴0.01mol．L-1KMnO4溶液	溶液呈淺紫色，則證明不存在SO32-
步驟3：向B試管中滴加1-2滴淀粉-KI溶液	溶液不變藍色，則證明不存在ClO-

（4）設SO₂的質量為x，由反應SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl可得：
SO₂～H₂SO₄～BaSO₄
64         233
x       0.233g
$\frac{64}{233}$=$\frac{x}{0.233g}$
解得：x=0.064g=64mg，
則空氣中SO₂的濃度為$\frac{64mg}{10{m}^{3}}$=6.4 mg/m³；
故答案為：6.4 mg/m³．

點評 本題屬于實驗探究題，要根據(jù)實驗原理提出假設，再結合物質的性質加以驗證，側重于考查學生的實驗探究能力和對知識的應用能力，題目難度中等．