Question

19．二氧化硫是重要的工業(yè)原料，探究其制備方法和性質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）在高溫下和氧氣反應制備SO₂：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O
₃，該反應中被氧化的元素是Fe，S（填元素符號）．當該反應轉移2.75mol電子時，生成的二氧化硫在標準狀況下的體積為11.2L．
（2）實驗室中用下列裝置測定SO₂催化氧化為SO₃，的轉化率．（已知SO₃熔點為16.8℃，假設氣體進入裝置時分別被完全吸收，且忽略空氣中CO₂的影響．）
①簡述使用分液漏斗向圓底燒瓶中滴加濃硫酸的操作是打開分液漏斗上口的活塞，旋開分液漏斗的旋塞，慢慢滴加．
②實驗過程中，需要通入氧氣．試寫出一個用圖1所示裝置制取氧氣的化學方程式2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑．
③當停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，需要繼續(xù)通一段時間的氧氣，其目的是使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸收．
④實驗結束后，若裝置D增加的質量為m g，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質量為n g，則此條件下二氧化硫的轉化率是$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}$×100%用含字母的代數(shù)式表示，不用化簡）．
（3）某學習小組設計用如圖2裝置驗證二氧化硫的化學性質．
①能說明二氧化硫具有氧化性的實驗現(xiàn)象為試管a中出現(xiàn)淡黃色渾濁．
②為驗證二氧化硫的還原性，充分反應后，取試管b中的溶液分成三份，分別進行如下實驗：
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”）；試管b中發(fā)生反應的離子方程式為SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．
③當通入二氧化硫至試管c中溶液顯中性時，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）氧化還原反應中，化合價升高的元素在反應中被氧化，根據(jù)電子守恒確定轉移電子的量與二氧化硫的量之間的關系；
（2）濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，含有水蒸氣，通過濃硫酸干燥后通過催化劑的玻璃管，發(fā)生反應生成三氧化硫，進入裝置D冷卻得到三氧化硫，最后通過足量的硝酸鋇溶液吸收過濾的二氧化硫，
①根據(jù)分液漏斗的使用方法來回答；
②氯酸鉀受熱分解可以獲得氧氣；
③為確保實驗的準確度，要保證二氧化硫和三氧化硫的量的測定準確；
④根據(jù)質量守恒以及轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%來計算；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低價的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應；
②氯氣具有氧化性，可以將二氧化硫氧化到最高價的硫酸；
③根據(jù)溶液中的電荷守恒來回答．

解答 解：（1）氧化還原反應4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合價升高的Fe、S元素在反應中被氧化，該反應生成8mol的二氧化硫，轉移電子的物質的量為44mol，所以當該反應轉移2.75mol電子時，生成的二氧化硫的物質的量為0.5mol，在標準狀況下的體積為11.2L，故答案為：Fe、S；11.2；
（2）①分液漏斗的使用方法：打開分液漏斗上口的活塞，旋開分液漏斗的旋塞，慢慢滴加，故答案為：打開分液漏斗上口的活塞，旋開分液漏斗的旋塞，慢慢滴加；
②氯用圖2所示裝置制取氧氣，即加熱固體的方法制氧氣，可以讓氯酸鉀在二氧化錳催化下受熱分解獲得氧氣，方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑，
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；
③為確保實驗的準確度，要保證二氧化硫和三氧化硫的量的測定準確，當停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，需要繼續(xù)通一段時間的氧氣，可以讓裝置中的二氧化硫和三氧化硫充分被后面的裝置吸收，故答案為：使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸收；
④裝置D增加的質量為mg，及生成三氧化硫的質量是mg，物質的量是$\frac{mg}{80g/mol}$，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質量為ng，則吸收的二氧化硫的物質的量是$\frac{ng}{233g/mol}$，則二氧化硫的轉化率=$\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，可以和最低價的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應，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)境下和氯水反應生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，
Ⅲ合理，二氧化硫被氧化生成硫酸根離子，和鋇離子反應生成白色沉淀，據(jù)此能證明二氧化硫的還原性；氯氣和二氧化硫 發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和鹽酸，離子方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，
故答案為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
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：c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
故答案為：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）．

點評 本題考查了二氧化硫性質應用和實驗驗證，實驗設計的步驟和實驗方案的確定應根據(jù)題干要求分析判斷，關鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計算判斷，題目較難．