Question

7．某研究性學(xué)習(xí)小組利用下列有關(guān)裝置對SO₂的性質(zhì)及空氣中SO₂的含量進行探究（裝置的氣密性已檢查）：

（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）滴加濃硫酸之前，打開彈簧夾，通入一段時間N₂，再關(guān)閉彈簧夾．此操作的目的是排除裝置中氧氣對實驗的干擾．
（3）實驗過程裝置B中沒有明顯變化．實驗結(jié)束取下裝置B，從中分別取少量溶液于兩支潔凈試管中．向第1支試管中滴加適量氨水出現(xiàn)白色沉淀BaSO₃（填化學(xué)式）；向第2支試管中滴加適量新制氯水，仍然出現(xiàn)白色沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是Ba²⁺+SO₂+Cl₂+2H₂O=BaSO₄↓+4H⁺+2Cl^-．
（4）裝置C中的溶液中出現(xiàn)淡黃色渾濁，該實驗證明SO₂具有氧化 性．
（5）裝置D的作用是吸收SO₂尾氣，防止污染空氣．
（6）實驗后，測定裝置D中溶液呈堿性．溶液為什么呈堿性呢？大家有兩種不同的假設(shè)：①是生成的Na₂SO₃水解；②是氫氧化鈉剩余．請設(shè)計實驗方案證明哪種假設(shè)成立．可任選下列試劑進行實驗：Na₂SO₃溶液、酚酞溶液、氯水、BaCl₂溶液、稀硫酸

實驗步驟	實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
1	取少量溶液于試管中，滴入幾滴酚酞	溶液變紅
2

（7）另一小組利用裝置E進行實驗：SO₂性質(zhì)實驗之后，用注射器對實驗室內(nèi)空氣進行取樣．并向裝置E中共注入V mL（已折算為標(biāo)況下體積）的空氣，當(dāng)溶液剛好褪色時，停止實驗．請計算該空氣中SO₂的體積分數(shù)（用含V的代數(shù)式表示）$\frac{2.8}{V}$．

Answer 1

分析 （1）裝置A中亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化硫氣體和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）裝置中氧氣影響測定，需要用氮氣除去雜質(zhì)中的空氣；
（3）二氧化硫易溶于水，但是二氧化硫不與氯化鋇溶液反應(yīng)，當(dāng)向溶液中通入氨氣后生成亞硫酸銨，亞硫酸銨溶液與氯化鋇反應(yīng)生成亞硫酸鋇；氯氣具有強氧化性，氯氣將二氧化硫氧化成硫酸，硫酸與氯化鋇反應(yīng)生成氯化鋇沉淀，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（4）二氧化硫與硫化氫反應(yīng)生成淡黃色的S單質(zhì)，二氧化硫表現(xiàn)了氧化性；
（5）二氧化硫有毒，多余的氣體需要用氫氧化鈉溶液吸收；
（6）向?qū)嶒?的溶液中加入足量氯化鋇溶液，根據(jù)溶液顏色變化判斷；
（7）根據(jù)化合價變化找出二氧化硫與高錳酸鉀的反應(yīng)關(guān)系式，然后根據(jù)高錳酸鉀的物質(zhì)的量計算出VmL空氣中含有的二氧化硫的體積，然后計算出空氣中二氧化硫的體積分數(shù)．

解答 解：（1）裝置A中亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）裝置中的氧氣影響二氧化硫含量的測定，所以為了排除裝置中空氣，應(yīng)該滴加濃硫酸之前，打開彈簧夾，通入一段時間N₂，再關(guān)閉彈簧夾，
故答案為：排除裝置中氧氣對實驗的干擾；
（3）向第1支試管中滴加適量氨水，氨水與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸銨，亞硫酸銨與氯化鋇反應(yīng)生成亞硫酸鋇白色沉淀；氯氣將二氧化硫氧化成硫酸，硫酸與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Ba²⁺+SO₂+Cl₂+2H₂O=BaSO₄↓+4H⁺+2Cl^-，
故答案為：BaSO₃；Ba²⁺+SO₂+Cl₂+2H₂O=BaSO₄↓+4H⁺+2Cl^-；
（4）C中發(fā)生反應(yīng)為：2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O，反應(yīng)中二氧化硫得電子化合價降低而作氧化劑，表現(xiàn)了氧化性，
故答案為：氧化；
（5）二氧化硫氣體是一種有毒氣的酸性氧化物，多余的氣體不能直接排放，需要用氫氧化鈉溶液吸收，
故答案為：吸收SO₂尾氣，防止污染空氣；
（6）取少量溶液于試管，滴入幾滴酚酞，溶液變成紅色，然后向該溶液中然后加入足量的BaCl₂溶液，溶液中產(chǎn)生白色沉淀，若最后紅色褪去，則說明①正確，若紅色不能褪去，則說明②正確，
故答案為：

實驗步驟	實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
2	然后加入足量的BaCl2溶液	溶液中產(chǎn)生白色沉淀，最后若紅色褪去，則說明①正確；若紅色不能褪去，則說明②正確

（7）根據(jù)化合價變化得出二氧化硫與高錳酸鉀的關(guān)系式：2MnO₄^-～5SO₂，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.001mol/L×0.05L=5×10^-5mol，根據(jù)反應(yīng)可知，空氣中含有二氧化硫的物質(zhì)的量為：5×10^-5mol×$\frac{5}{2}$=1.25×10^-4mol，標(biāo)況下該二氧化硫的體積為：22.4L/mol×1.25×10^-4mol=2.8×10^-3L=2.8mL，
則該空氣中SO₂的體積分數(shù)為：$\frac{2.8mL}{VmL}$=$\frac{2.8}{V}$，
故答案為：$\frac{2.8}{V}$．

點評 本題考查了探究物質(zhì)性質(zhì)、測量物質(zhì)含量的方法，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力，明確實驗原理及化學(xué)實驗基本操作方法為解答關(guān)鍵，（6）為易錯點，注意性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價原則．