Question

【題目】某研究小組將純凈的SO2氣體緩緩的通入到盛有25mL0.1mol· L－1的Ba(NO3)2溶液中，得到BaSO4沉淀。為探究該反應(yīng)中的氧化劑，該小組提出了如下假設(shè)：

假設(shè)Ⅰ：溶液中的NO3－；

假設(shè)Ⅱ：________________。

(1)該小組設(shè)計了以下實驗驗證了假設(shè)Ⅰ成立(為排除假設(shè)Ⅱ對假設(shè)Ⅰ的干擾，在配制下列實驗所用溶液時，應(yīng)___________________)，請?zhí)顚懴卤怼?/span>

實驗步驟		實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗①	向盛有25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液的燒杯中緩慢通入純凈的SO2氣體	______	假設(shè)Ⅰ成立
實驗②	向盛有25mL0.1mol· L－1Ba(NO3)2溶液的燒杯中緩慢通入純凈的SO2氣體	______

(2)為深入研究該反應(yīng)，該小組還測得上述兩個實驗中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線如圖。V1時，實驗②中溶液pH小于實驗①的原因是(用離子方程式表示)：________。

(3)驗證假設(shè)Ⅱ。某同學(xué)設(shè)計了以下方案，請完成下列表格(可以不填滿)。

實驗步驟		實驗現(xiàn)象	實驗?zāi)康?/span>
實驗③	同實驗①步驟	同實驗①的相關(guān)現(xiàn)象	______
實驗④	______	______	______

(4)查資料知：H2SO3是二元酸(Kl=1.54×10－2，K2=1.02×10－7)，請設(shè)計實驗方案驗證H2SO3是二元酸______(試劑及儀器自選)。

Answer 1

【答案】溶解在溶液（或水）中的O2 配制溶液前應(yīng)將蒸餾水煮沸后密封冷卻 無明顯現(xiàn)象 產(chǎn)生白色沉淀 3SO2+2NO3－+2H2O=3SO42－+2NO+4H+或3SO2+3Ba2++2NO3－+2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+ 作對照實驗 向盛有未經(jīng)脫O2處理的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液的燒杯中緩慢通入純凈的SO2氣體 產(chǎn)生白色沉淀 證明O2可將SO2或H2SO3氧化為硫酸或SO42－ 向一定體積和一定濃度的NaOH溶液中，緩緩?fù)ㄈ肱cNaOH等物質(zhì)的量的SO2氣體至全部溶解，然后用pH試紙測定溶液的pH，若pH<7，則證明H2SO3為二元酸

【解析】

二氧化硫具有還原性，在溶液中能被硝酸和溶解的氧氣氧化生成硫酸；

（1）亞硫酸酸性弱于鹽酸，二氧化硫與氯化鋇溶液不反應(yīng)；二氧化硫溶于水，與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸與硝酸根離子反應(yīng)生成硫酸根離子，硫酸根離子與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀；
（2）實驗①中，二氧化硫溶于水后生成亞硫酸，亞硫酸電離出氫離子，所以溶液的pH減小；實驗②中反應(yīng)生成強(qiáng)電解質(zhì)硫酸，則實驗②的pH更��；

（3）要驗證假設(shè)2成立，只需要驗證二氧化硫通入未經(jīng)脫氧氣處理氯化鋇溶液中看是否產(chǎn)生白色沉淀，若產(chǎn)生白色沉淀，則證明假設(shè)二成立；

（4）若亞硫酸為一元酸，等物質(zhì)的量的二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性，若亞硫酸為二元酸，等物質(zhì)的量的二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成酸式鹽，由計算可知亞硫酸氫根電離大于水解，溶液呈酸性，所以只要測定等物質(zhì)的量的二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)所得溶液pH，即可證明亞硫酸是一元酸還是二元酸。

二氧化硫具有還原性，在溶液中能被硝酸和溶解的氧氣氧化生成硫酸，二氧化硫氣體緩緩的通入到硝酸鋇溶液中，二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸，使溶液呈酸性，生成白色硫酸鋇沉淀可能是酸性條件下，硝酸根將二氧化硫氧化生成硫酸鋇沉淀；也可能是溶液中溶解的氧氣將亞硫酸氧化生成硫酸鋇沉淀，則假設(shè)二為溶解在溶液（或水）中的O2，故答案為：溶解在溶液（或水）中的O2；

（1）為排除假設(shè)Ⅱ對假設(shè)Ⅰ的干擾，在配制下列實驗所用溶液時，應(yīng)將蒸餾水煮沸，排出溶液中溶解的氧氣，再密封冷卻，故答案為：配制溶液前應(yīng)將蒸餾水煮沸后密封冷卻；

實驗①亞硫酸酸性弱于鹽酸，依據(jù)強(qiáng)酸制備弱酸規(guī)律，二氧化硫與氯化鋇溶液不反應(yīng)，不會產(chǎn)生沉淀，所以無明顯現(xiàn)象，故答案為：無明顯現(xiàn)象；

實驗②二氧化硫溶于水，與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸與硝酸根離子反應(yīng)生成硫酸根離子，硫酸根離子與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，所以會產(chǎn)生白色沉淀，故答案為：產(chǎn)生白色沉淀；

（2）由圖可知，實驗②中溶液pH小于實驗①，原因是二氧化硫溶于水后生成H2SO3，亞硫酸部分電離出氫離子：H2SO3H++HSO3-，所以溶液的pH減��；實驗②中酸性條件下，硝酸根將二氧化硫氧化生成硫酸鋇沉淀酸性條件下，硝酸根與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和一氧化氮，反應(yīng)的離子方程式為：3SO2+2H2O+2NO3-=2NO+4H++3SO42-，反應(yīng)中生成了強(qiáng)酸硫酸，導(dǎo)致實驗②的pH小于實驗①，故答案為： 3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H++2NO；

（3）實驗③向盛有25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液的燒杯中緩慢通入純凈的SO2氣體，無明顯現(xiàn)象，目的是作對照實驗，驗證假設(shè)2成立，故答案為：作對照實驗；

實驗④將純凈的SO2氣體通入未經(jīng)脫O2處理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中，有白色沉淀生成，說明溶液中溶解的氧氣將亞硫酸氧化生成硫酸鋇沉淀，證明假設(shè)二成立，故答案為：向盛有未經(jīng)脫O2處理的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液的燒杯中緩慢通入純凈的SO2氣體；產(chǎn)生白色沉淀；證明O2可將SO2或H2SO3氧化為硫酸或SO42－；

（4）若亞硫酸為一元酸，等物質(zhì)的量的二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性，若亞硫酸為二元酸，等物質(zhì)的量的二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成酸式鹽，由H2SO3電離常數(shù)可知亞硫酸氫鈉的水解常數(shù)Kh== =6.5×10—13＜K2=1.02×10－7，亞硫酸氫根電離大于水解，溶液呈酸性，所以只要測定等物質(zhì)的量的二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)所得溶液pH，即可證明亞硫酸是一元酸還是二元酸，實驗方案為向一定體積和一定濃度的NaOH溶液中，緩緩?fù)ㄈ肱cNaOH等物質(zhì)的量的SO2氣體至全部溶解，然后用pH試紙測定溶液的pH，若pH<7，則證明H2SO3為二元酸，故答案為：向一定體積和一定濃度的NaOH溶液中，緩緩?fù)ㄈ肱cNaOH等物質(zhì)的量的SO2氣體至全部溶解，然后用pH試紙測定溶液的pH，若pH<7，則證明H2SO3為二元酸。