Question

二氧化硫是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物．請(qǐng)回答相關(guān)問題：
（1）有人提出如下方案防治酸雨：常溫下將含有SO₂的廢氣通入FeCl₃ 溶液中，然后在所得溶液中提取晶體而實(shí)現(xiàn)SO₂的回收利用．
①參加反應(yīng)的SO₂和Fe³⁺的物質(zhì)的量之比是

 

．
②若要從所得溶液中提取晶體，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟：蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、自然干燥，在這一系列操作中沒有用到的儀器有

 

（填序號(hào)）．
A．蒸發(fā)皿   　B．石棉網(wǎng)     　C．漏斗　　D．燒杯      E．玻璃棒     F． 坩堝
（2）將SO₂和O₂的混合氣體通入容積為2.0L的密閉容器內(nèi)，在一定溫度和催化劑存在的條件下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)測(cè)得SO₂、O₂和SO₃物質(zhì)的量分別為2.0mol、1.0mol和3.0mol． 則該條件下，試計(jì)算2SO₂+O₂?2SO₃ 反應(yīng)的平衡常數(shù)為及SO₂的轉(zhuǎn)化率．

 

（3）若用過量的鐵粉與濃硫酸在加熱條件下制SO₂，發(fā)現(xiàn)生成的氣體冷卻后體積比理論計(jì)算所得的SO₂的體積要多．請(qǐng)你對(duì)氣體的組成提出合理猜想，并說明驗(yàn)證的方法．
①猜想：

 

；
②驗(yàn)證方法：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)

專題：氧族元素

分析：（1）①反應(yīng)時(shí)，S元素的化合價(jià)由+4升高為+6價(jià)，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，由電子守恒分析；
②蒸發(fā)用到蒸發(fā)皿、石棉網(wǎng)、玻璃棒，過濾用到漏斗、燒杯、玻璃棒；
（2）利用平衡濃度計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)K，利用S原子守恒及反應(yīng)可知，起始n（SO₂）=5mol，轉(zhuǎn)化的n（SO₂）=3mol；
（3）隨反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩幔�稀硫酸與Fe反應(yīng)生成氫氣，檢驗(yàn)氫氣利用燃燒產(chǎn)物使無水硫酸銅變藍(lán)來說明．

解答： 解：（1）①反應(yīng)時(shí)，S元素的化合價(jià)由+4升高為+6價(jià)，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，SO₂和Fe³⁺的化合價(jià)升降之比為2：1，因此參加反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為1：2，故答案為：1：2；
②蒸發(fā)用到蒸發(fā)皿、玻璃棒，過濾用到漏斗、燒杯、玻璃棒，沒有用到石棉網(wǎng)、坩堝，故答案為：B、F；
（2）設(shè)反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）的平衡常數(shù)K，
平衡時(shí)，c（SO₃）=3.0mol/2.0L=1.5mol?L^-1
c（O₂）=1.0mol/2.0L=0.5 0mol?L^-1
c（SO₂）=2.0mol/2.0L=1.0mol?L^-1
K=

(1.5mol/L)2

0.5mol/L×(1.0mol/L)2

═4.5mol?L^-1，
設(shè)反應(yīng)過程消耗x mol O₂（g）
               2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）
起始物質(zhì)的量/mol a        b
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol 2x       x         2x
平衡物質(zhì)的量/mol 2.0     1.0        3.0
則：2x=3.0 a-2x=2.0 b-x=1.0 a=5.0mol
SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

3.0mol

5.0mol

×100%=60%，
故答案為：K=4.5，轉(zhuǎn)化率為60%；
（3）隨反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，稀硫酸與Fe反應(yīng)生成氫氣，若生成氫氣，則燃燒產(chǎn)物使無水硫酸銅變藍(lán)，則
①猜想：氣體為SO₂和H₂ 的混合氣體，
②驗(yàn)證方法：將氣體通入品紅溶液，若紅色褪去，說明含有SO₂，繼續(xù)將氣體依次通入過量的酸性高錳酸鉀、濃硫酸，然后將氣體點(diǎn)燃，產(chǎn)物冷卻后，若能使無水硫酸銅變藍(lán)，證明此氣體為H₂，
故答案為：氣體為SO₂和H₂ 的混合氣體；將氣體通入品紅溶液，若紅色褪去，說明含有SO₂，繼續(xù)將氣體依次通入過量的酸性高錳酸鉀、濃硫酸，然后將氣體點(diǎn)燃，產(chǎn)物冷卻后，若能使無水硫酸銅變藍(lán)，證明此氣體為H₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算及實(shí)驗(yàn)，側(cè)重學(xué)生分析能力和計(jì)算能力的考查，注意濃硫酸的性質(zhì)、二氧化硫、氫氣的檢驗(yàn)等，題目難度中等．