Question

15．二氧化硫是重要的工業(yè)原料，探究其制備方法和性質(zhì)具有非常重要的意義．

（1）工業(yè)上用黃鐵礦（FeS₂，其中S元素為-l價(jià)）在高溫下和氧氣反應(yīng)制備SO₂：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃
，該反應(yīng)中被氧化的元素是Fe、S（填元素符號(hào)）．
（2）實(shí)驗(yàn)室中用下列如圖1裝置測(cè)定SO₂催化氧化為SO₃，的轉(zhuǎn)化率．（已知SO₃熔點(diǎn)為16.8℃，假設(shè)氣體進(jìn)入裝置時(shí)分別被完全吸收，且忽略空氣中CO₂的影響．）
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要通入氧氣．試寫(xiě)出一個(gè)用圖2所示裝置制取氧氣的化學(xué)方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
②當(dāng)停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，需要繼續(xù)通一段時(shí)間的氧氣，其目的是通入足量O₂，將裝置內(nèi)的SO₂和SO₃排入后面的裝置，減少實(shí)驗(yàn)誤差．
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若裝置D增加的質(zhì)量為m g，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為n g，即可計(jì)算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}$×100%．
（3）某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)用如圖3裝置驗(yàn)證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)．
①能說(shuō)明二氧化硫具有氧化性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為試管a中出現(xiàn)淡黃色渾濁．
②為驗(yàn)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(shí)驗(yàn)：
方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品紅溶液，紅色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀上述方案中合理的是III（填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．
③當(dāng)通入二氧化硫至試管c中溶液顯中性時(shí)，該溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高的元素在反應(yīng)中被氧化；
（2）①氯酸鉀受熱分解可以獲得氧氣；
②為確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，要保證二氧化硫和三氧化硫的量的測(cè)定準(zhǔn)確；
③根據(jù)質(zhì)量守恒以及轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化為三氧化硫的二氧化硫的量}{二氧化硫的總量}$×100%來(lái)計(jì)算；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低價(jià)的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
②氯氣具有氧化性，可以將二氧化硫氧化到最高價(jià)的硫酸；
③根據(jù)溶液中的電荷守恒來(lái)回答．

解答 解：（1）氧化還原反應(yīng)4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合價(jià)升高的Fe、S元素在反應(yīng)中被氧化，
故答案為：Fe、S；
（2）①用圖2所示裝置制取氧氣，即加熱固體的方法制氧氣，可以讓氯酸鉀在二氧化錳催化下受熱分解獲得氧氣，方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
 ②為確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，要保證二氧化硫和三氧化硫的量的測(cè)定準(zhǔn)確，當(dāng)停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，需要繼續(xù)通一段時(shí)間的氧氣，可以讓裝置中的二氧化硫和三氧化硫充分被后面的裝置吸收，
故答案為：通入足量O₂，將裝置內(nèi)的SO₂和SO₃排入后面的裝置，減少實(shí)驗(yàn)誤差；
③裝置D增加的質(zhì)量為mg，及生成三氧化硫的質(zhì)量是mg，物質(zhì)的量是$\frac{mg}{80g/mol}$，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為ng，則吸收的二氧化硫的物質(zhì)的量是$\frac{ng}{233g/mol}$，則二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}$×100%，
故答案為：$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}$×100%；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低價(jià)的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成淡黃色的沉淀S，
故答案為：試管a中出現(xiàn)淡黃色渾濁；
②方案I：向第一份溶液中加入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，
方案Ⅱ：向第二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Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液匯總出現(xiàn)硫酸根離子，是二氧化硫在酸性環(huán)境下和氯水反應(yīng)生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，所以方案中合理的是III，
故答案為：III；
③將二氧化硫通入到盛有氫氧化鈉的試管c中，所得溶液中存在電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），溶液顯示中性，所以c（H⁺）=c（OH^-），此時(shí)：c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
故答案為：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了二氧化硫性質(zhì)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟和實(shí)驗(yàn)方案的確定應(yīng)根據(jù)題干要求分析判斷，關(guān)鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計(jì)算判斷，題目較難．