Question

10．據(jù)報(bào)道：研究人員破解了北京及華北地區(qū)霧霾主要成分硫酸鹽的形成之謎，發(fā)現(xiàn)在大氣細(xì)顆粒物吸附的水分中NO₂與SO₂的化學(xué)反應(yīng)是當(dāng)前霧霾期間硫酸鹽的主要生成路徑．某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)NO₂和SO₂的反應(yīng)進(jìn)行探究．

（1）SO₂的發(fā)生裝置可以選擇圖Ⅰ中的A（或C ）（填字母），反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O[或Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O]．
（2）按圖Ⅱ所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①實(shí)驗(yàn)時(shí)往集氣瓶中通入等體積的SO₂和NO₂，觀察到集氣瓶中有白煙產(chǎn)生，通入的NO₂氣體顏色變淺，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+NO₂=SO₃+NO．如果集氣瓶中有少量水，則可能觀察不到白煙，其原因是生成的SO₃與水反應(yīng)生成硫酸．
②請(qǐng)指出圖Ⅱ裝置設(shè)計(jì)的不合理之處沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染．
（3）硫酸銨是我國(guó)pm2.5霧霾的主要成分，收集一定量的霧霾固體進(jìn)行驗(yàn)證：

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取一定量的霧霾固體于試管中，加入適量的水溶解，把溶液分成兩份．
一份加入足量稀鹽酸后，再加入BaCl2溶液．	有白色沉淀生成．	證明霧霾固體中含有SO42-
另一份加入適量的NaOH濃溶液并加熱．	產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體．	證明霧霾固體中含有NH4+．綜合上面實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明霧霾固體顆粒中含有（NH4）2SO4．

Answer 1

分析 （1）制取二氧化硫可選用濃硫酸和亞硫酸鈉在常溫下制取，也可用銅和濃硫酸加熱制取，由圖可知可選用AC裝置；
（2）①二氧化硫具有還原性，二氧化氮具有氧化性，兩者反應(yīng)生成三氧化硫和一氧化氮；如果集氣瓶中有少量水，則三氧化硫和水反應(yīng)生成硫酸；
②圖Ⅱ裝置為二氧化氮和二氧化硫反應(yīng)的裝置，缺少尾氣處理，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染；
（3）在檢驗(yàn)SO₄^2-時(shí)，加入氯化鋇之前要先加鹽酸以排除CO₃^2-離子的干擾．檢驗(yàn)銨根離子，通常加入堿液加熱，然后用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)．

解答 解：（1）硫酸的酸性強(qiáng)于亞硫酸，制取二氧化硫可選用濃硫酸和亞硫酸鈉在常溫下制取，選擇儀器A，圓底燒瓶盛放Na₂SO₃固體，分液漏斗中盛放濃硫酸，滴入燒瓶中發(fā)生反應(yīng)：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，也可用濃硫酸與銅在加熱條件下制取，選擇C，濃硫酸與銅在加熱條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：A（或C ）；Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O[或Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O]；
（2）①二氧化硫具有還原性，二氧化氮具有氧化性，實(shí)驗(yàn)時(shí)往集氣瓶中通入等體積的SO₂和NO₂，觀察到集氣瓶中有白煙產(chǎn)生，生成三氧化硫，反應(yīng)方程式為：SO₂+NO₂=SO₃+NO，如果集氣瓶中有少量水，則三氧化硫和水反應(yīng)SO₃+H₂O=H₂SO₄，觀察不到白煙，
故答案為：SO₂+NO₂=SO₃+NO；生成的SO₃與水反應(yīng)生成硫酸；
②二氧化硫、二氧化氮都為大氣污染物，圖Ⅱ裝置為二氧化氮和二氧化硫反應(yīng)的裝置，缺少尾氣處理，所以設(shè)計(jì)的不合理之處為沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，
故答案為：沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染；
（3）在檢驗(yàn)SO₄^2-時(shí)，加入氯化鋇之前要先加鹽酸以排除CO₃^2-離子的干擾．即先加鹽酸酸化，無(wú)現(xiàn)象，再加氯化鋇溶液，出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明含有SO₄^2-，檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐泻�有NH₄⁺的操作方法為：取少量試樣加入到試管中，加入氫氧化鈉溶液加熱，在試管口用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)放出氣體，試紙由紅變藍(lán)，
故答案為：

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
加入足量稀鹽酸后，再加入BaCl2溶液
加入適量的NaOH濃溶液并加熱	產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體

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點(diǎn)評(píng) 本題考查了銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及NO₂和SO₂的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究，明確反應(yīng)原理及產(chǎn)物的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意二氧化硫的還原性及酸性氧化物的性質(zhì)，題目難度中等．