Question

5．葡萄酒中的酒精是葡萄果實(shí)中的糖發(fā)酵后的產(chǎn)物（C₆H₁₂O₆$\stackrel{酵母}{→}$2CH₃CH₂OH+2CO₂↑）．

Ⅰ、已知：實(shí)驗(yàn)室制乙烯原理為CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂═CH₂↑+H₂O，產(chǎn)生的氣體能使Br₂ 的四氯化碳溶液褪色，甲、乙同學(xué)用下列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．（氣密性已檢驗(yàn)，部分夾持裝置略如圖1）．
實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象：

操 作	現(xiàn) 象
點(diǎn)燃酒精燈，加熱至170℃	Ⅰ：A中燒瓶內(nèi)液體漸漸變黑 Ⅱ：B內(nèi)氣泡連續(xù)冒出，溶液逐漸褪色
…
實(shí)驗(yàn)完畢，清洗燒瓶	Ⅲ：A中燒瓶內(nèi)附著少量黑色顆粒狀物，有刺激性氣味逸出

（1）溶液“漸漸變黑”，說明濃硫酸具有脫水性．
（2）分析，甲認(rèn)為是C₂H₄，乙認(rèn)為不能排除SO₂的作用．
①根據(jù)甲的觀點(diǎn)，使B中溶液褪色反應(yīng)的化學(xué)方程式是CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
②乙根據(jù)現(xiàn)象認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的SO₂和H₂O，使B中有色物質(zhì)反應(yīng)褪色．
③為證實(shí)各自觀點(diǎn)，甲、乙重新實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)與現(xiàn)象如下：
甲：在A、B間增加一個(gè)裝有某種試劑的洗氣瓶；現(xiàn)象：Br₂的CCl₄溶液褪色．
乙：用下列裝置按一定順序與A連接：（尾氣處理裝置略如圖2）
現(xiàn)象：C中溶液由紅棕色變?yōu)闇\紅棕色時(shí)，E中溶液褪色．
請回答下列問題：
a．甲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中A、B間洗氣瓶中盛放的試劑是NaOH溶液；乙設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)D中盛放的試劑是濃硫酸，裝置連接順序?yàn)椋╠）cabe（f）．
b．能說明確實(shí)是SO₂使E中溶液褪色的實(shí)驗(yàn)是加熱已經(jīng)褪色的品紅溶液，若紅色恢復(fù)，證明是SO₂使品紅溶液褪色而不是Br₂．
c．乙為進(jìn)一步驗(yàn)證其觀點(diǎn)，取少量C中溶液，加入幾滴BaCl₂溶液，振蕩，產(chǎn)生大量白色沉淀，淺紅棕色消失，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓．
由此可得出的干燥的SO₂ 不能使Br₂ 的四氯化碳溶液褪色
Ⅱ、葡萄酒中常用Na₂S₂O₅做抗氧化劑．
（3）0.5molNa₂S₂O₅溶于水配成1L溶液，該溶液的pH=4.5．溶液中部分微粒濃度隨溶液酸堿性變化如圖3所示．寫出Na₂S₂O₅溶于水時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃．
（4）已知：K_sp=1×10^-10，K_sp=5×10^-7．把部分被空氣氧化的該溶液的pH調(diào)為10，向溶液中滴加BaCl₂溶液使SO₄^2-沉淀完全，此時(shí)溶液中c（SO₃^2-）≤0.05mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸具有脫水性、吸水性和強(qiáng)氧化性，能使乙醇碳化；
（2）①乙烯可與溴水發(fā)生加成反應(yīng)；
②溴單質(zhì)可以和二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
③a、氫氧化鈉可以和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)；濃硫酸具有吸水性，可以做干燥劑；根據(jù)乙的設(shè)計(jì)，即要證明干燥的二氧化硫不能使溴的四氯化碳褪色，但能使品紅褪色，據(jù)此確定裝置連接順序；
b、二氧化硫使品紅褪色，受熱時(shí)又恢復(fù)紅色，根據(jù)這一性質(zhì)判斷是否為二氧化硫使品紅褪色；
c、溴單質(zhì)可以和二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)會(huì)生成白色沉淀；
（3）根據(jù)圖可知，pH=4.5時(shí)，溶液中主要以亞硫酸氫根離子形式存在，據(jù)此書寫水解方程式；
（4）根據(jù)K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可計(jì)算出需要放熱c（Ba²⁺），進(jìn)而計(jì)算最大濃度c（SO₃^2-），據(jù)此答題；

解答 解：（1）濃硫酸具有脫水性，能使乙醇溶液“漸漸變黑”，
故答案為：脫水；
（2）①根據(jù)甲的觀點(diǎn)，溴水可以使B中溶液褪色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br，
故答案為：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
②乙根據(jù)現(xiàn)象Ⅲ認(rèn)為產(chǎn)生了SO₂和水，在B中溴單質(zhì)可以和二氧化硫、水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生存溴化氫和硫酸，
故答案為：H₂O；
③a、根據(jù)甲的設(shè)計(jì)，洗氣瓶中盛放的試劑是氫氧化鈉，可以和二氧化硫反應(yīng)，吸收二氧化硫，排除二氧化硫的干擾，根據(jù)乙的設(shè)計(jì)，C中盛放的試劑是，濃硫酸具有吸水性，可以做干燥劑，根據(jù)乙的設(shè)計(jì)，即要證明干燥的二氧化硫不能使溴的四氯化碳褪色，但能使品紅褪色，所以裝置連接順序?yàn)椋╠）cabe（f），
故答案為：NaOH 溶液；濃硫酸；（d）cabe（f）；
b、證明SO₂使E中溶液褪色的實(shí)驗(yàn)是加熱已經(jīng)褪色的品紅溶液，若紅色恢復(fù)，證明是SO₂使品紅溶液褪色而不是Br₂，
故答案為：加熱已經(jīng)褪色的品紅溶液，若紅色恢復(fù)，證明是SO₂使品紅溶液褪色而不是Br₂；
c、溴單質(zhì)可以和二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸根離子和溴離子，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)會(huì)生成白色沉淀，相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓，
故答案為：SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓；
（3）根據(jù)圖可知，pH=4.5時(shí)，溶液中主要以亞硫酸氫根離子形式存在，所以水解方程式為Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃，
故答案為：Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃；
（4）根據(jù)K_sp=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可知需要c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-5mol•L^-1，則溶液中SO₃^2-的最大濃度c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{3}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{5×1{0}^{-7}}{1{0}^{-5}}$=0.05mol•L^-1，
故答案為：0.05．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生乙醇的化學(xué)性質(zhì)、圖象分析、離子濃度的計(jì)算等，結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查增加了題目的難度，綜合性較強(qiáng)，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，題目難度中等．