Question

1．研究硫元素及其化合物的性質(zhì)具有重要意義．
Ⅰ．利用下圖裝置模擬工業(yè)生產(chǎn)中SO₂催化氧化的反應(yīng)并研究SO₂的性質(zhì)：
（熔點(diǎn)：SO₂-76.1℃，SO₃  16.8℃；沸點(diǎn)：SO₂-10℃，SO₃  45℃）

（1）甲同學(xué)按I、II、III、IV的順序連接裝置，裝置II的作用是使SO₃凝結(jié)成固體與SO₂分離；裝置III中溶液逐漸褪色，證明二氧化硫具有還原性．
（2）乙同學(xué)按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的順序連接裝置（裝置Ⅱ中充分冷卻），若裝置Ⅳ中有40mL 3.0mol/L NaOH溶液，反應(yīng)后增重5.12g，則裝置Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2SO₂+3NaOH=Na₂SO₃+NaHSO₃+H₂O．
（3）某同學(xué)將足量的SO₂通入一支裝有氯化鋇溶液的試管中，未見(jiàn)沉淀生成．向該試管中加入足量ABD（填字母），便能產(chǎn)生沉淀．
A．硫化鈉溶液     B．氨水     C．鹽酸         D．硝酸鉀溶液
Ⅱ．為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
稱(chēng)取鐵釘（碳素鋼）6g放入15mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y．
（4）甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．若要確認(rèn)其中的Fe²⁺應(yīng)選用C（選填序號(hào)）．
a．KSCN溶液和氯水                          b．氫氧化鈉溶液
c．酸性KMnO₄溶液                           d．鐵粉和KSCN溶液
（5）乙同學(xué)取784mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量H₂O₂水溶液中，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體4.66g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積百分?jǐn)?shù)為57.1%．（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）
（6）分析上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H₂和C0₂氣體，產(chǎn)生C0₂的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）裝置II的作用是冷卻裝置，三氧化硫的沸點(diǎn)較低，通過(guò)冰水混合物，使SO₃凝結(jié)成固體與SO₂分離，裝置III中高錳酸鉀溶液會(huì)和二氧化硫反應(yīng)逐漸褪色，生成Mn²⁺，二氧化硫被氧化為硫酸；
（2）若裝置IV中有40mL 3mol•L^-1NaOH溶液，反應(yīng)后增重5.12g，吸收的為二氧化硫氣體，依據(jù)二氧化硫物質(zhì)的量和氫氧化鈉物質(zhì)的量進(jìn)行分析判斷生成產(chǎn)物，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IV中有40mL 3mol•L^-1NaOH溶液中n（NaOH）=0.12mol，n（SO₂）=$\frac{5.12g}{64g/mol}$=0.08mol；n（SO₂）：n（NaOH）=0.08：0.12=2：3，所以生成產(chǎn)物為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式依據(jù)直平法寫(xiě)出：2SO₂+3NaOH═Na₂SO₃+NaHSO₃+H₂O；
（3）SO₂在堿性條件下或被氧化成硫酸根，都與氯化鋇能產(chǎn)生沉淀；
（4）利用+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來(lái)檢驗(yàn)；
（5）生成的SO₂具有還原性，通入足量過(guò)氧化氫中發(fā)生反應(yīng)：SO₂+2H₂O₂=2H₂O+H₂SO₄，利用硫元素的守恒并結(jié)合關(guān)系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的物質(zhì)的量，再計(jì)算出二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；
（6）分析上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H₂和C0₂氣體，產(chǎn)生C0₂的理由是碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化硫；

解答 解：（1）裝置II的作用是冷卻裝置，三氧化硫的沸點(diǎn)較低，通過(guò)冰水混合物，使SO₃凝結(jié)成固體與SO₂分離，裝置III中高錳酸鉀溶液會(huì)和二氧化硫反應(yīng)逐漸褪色，生成Mn²⁺，二氧化硫被氧化為硫酸，表現(xiàn)了二氧化硫的還原性，反應(yīng)的離子方程式為：5SO₂+2H₂O+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案為：使SO₃凝結(jié)成固體與SO₂分離，還原性；
（2）若裝置IV中有40mL 3mol•L^-1NaOH溶液，反應(yīng)后增重5.12g，吸收的為二氧化硫氣體，依據(jù)二氧化硫物質(zhì)的量和氫氧化鈉物質(zhì)的量進(jìn)行分析判斷生成產(chǎn)物，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IV中有40mL 3mol•L^-1NaOH溶液中n（NaOH）=0.12mol，n（SO₂）=$\frac{5.12g}{64g/mol}$=0.08mol；n（SO₂）：n（NaOH）=0.08：0.12=2：3，所以生成產(chǎn)物為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式依據(jù)直平法寫(xiě)出：2SO₂+3NaOH═Na₂SO₃+NaHSO₃+H₂O，
故答案為：2SO₂+3NaOH=Na₂SO₃+NaHSO₃+H₂O；
（3）A．加入硫化鈉溶液，二氧化硫和硫化鈉反應(yīng)生成硫單質(zhì)沉淀，故A正確；
B．在試管里加入氨水后，二氧化硫與氨水反應(yīng)生成亞硫酸銨，亞硫酸銨與氯化鋇可生成亞硫酸鋇白色沉淀，故B正確；
C．足量的SO₂通入裝有氯化鋇溶液的試管，再加稀鹽酸無(wú)沉淀產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤；
D．足量的SO₂通入裝有氯化鋇溶液的試管，溶液呈酸性，硝酸鉀中的硝酸根離子在酸性條件下，有強(qiáng)氧化性，可以將SO₂氧化成硫酸根，再與氯化鋇產(chǎn)生硫酸鋇白色沉淀，故D正確；
故答案為：ABD；
（4）+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，a、d都不能檢驗(yàn)亞鐵離子，只有C能檢驗(yàn)溶液中含有+2價(jià)鐵離子，選b會(huì)生成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無(wú)法辨別，只能選C，
故答案為：C；
（5）SO₂具有還原性，通入足量過(guò)氧化氫中發(fā)生反應(yīng)：SO₂+2H₂O₂=2H₂O+H₂SO₄，
標(biāo)況下784mL混合氣體的物質(zhì)的量為：n（混合氣體）=$\frac{0.784L}{22.4mol/L}$=0.035mol，
SO₂→BaSO₄
1mol  233g
n    4.66g
則：n=$\frac{1mol×4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，
故混合氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.02mol}{0.035mol}$×100%≈57.1%，
故答案為：57.1%；
（6）分析上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H₂和C0₂氣體，產(chǎn)生C0₂的理由是產(chǎn)生C0₂的理由是碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查元素化合物知識(shí)、提出假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力和文字表達(dá)能力，題目難度中等，試題開(kāi)放性較強(qiáng)，涉及濃硫酸的強(qiáng)氧化性，C、S與Fe及其化合物的性質(zhì)，注意熟練掌握濃硫酸的性質(zhì)及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)原則．