Question

15．為了探究三種氣態(tài)氧化物（SO₂、NO₂、CO₂）的性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)一：探究三種氣體在水中的溶解性，用三支相同的試管收集滿三種氣體，倒置在盛滿水的燒杯中，一段時(shí)間后，觀察到的現(xiàn)象如圖A、B、C所示．

（1）在相同條件下，三種氣體在水中溶解度最大的是NO₂（或A）．
寫出A燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
實(shí)驗(yàn)二：用三只集氣瓶收集滿二氧化硫、二氧化氮?dú)怏w，然后將其倒置在水槽中．分別緩慢通入適量O₂或Cl₂，如圖D、E、F所示．一段時(shí)間后，D、E裝置的集氣瓶中充滿溶液，F(xiàn)裝置的集氣瓶中還有氣體剩余．

（2）實(shí)驗(yàn)二中裝置D的集氣瓶最終充滿溶液（假設(shè)瓶內(nèi)液體不擴(kuò)散）：
①寫出裝置D中總反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃．
②假設(shè)該實(shí)驗(yàn)條件下，氣體摩爾體積為a L•mol^-1．則裝置D的集氣瓶中所得溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為$\frac{1}{a}$mol/L．
（3）實(shí)驗(yàn)前在F裝置的水槽里滴加幾滴紫色石蕊試液，觀察到的現(xiàn)象是紫色石蕊試液變紅，通入氧氣后，可能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紅色由淺變深，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．
（4）溶液充滿集氣瓶后，在E裝置的水槽里滴加硝酸鋇溶液，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+Cl^-、SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫、二氧化碳的溶解度不大，而二氧化氮水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其溶解度最大；三種氣體溶于水得到的溶液均為酸溶液；
（2）①D中二氧化氮、水、氧氣反應(yīng)生成硝酸；
②水會充滿集氣瓶，結(jié)合c=$\frac{n}{V}$計(jì)算；
（3）F裝置中二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸，溶液顯酸性，再通入氧氣，發(fā)生2SO₂+O₂+2H₂O=H₂SO₄，酸性增強(qiáng)；
（4）E裝置發(fā)生SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，再滴加硝酸鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀．

解答 解：（1）從圖A、B、C的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，試管里液面上升越高，表明相同條件下氣體在水中溶解度越大；根據(jù)A中剩余氣體的體積可以判斷是二氧化氮溶于水發(fā)生反應(yīng)生成NO：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案為：NO₂（或A）；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（2）①裝置D中發(fā)生的反應(yīng)有：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO、2NO+O₂═2NO₂，相加得總反應(yīng)方程式：4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃，
故答案為：4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃；
②水會充滿集氣瓶，設(shè)集氣瓶體積為VL，最后溶液的體積為VL，由4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃知，n（NO₂）=n（HNO₃），則所得溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{\frac{VL}{amol/L}}{VL}$=$\frac{1}{a}$mol/L，
故答案為：$\frac{1}{a}$mol/L；
（3）F裝置中二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸，溶液顯酸性，滴加幾滴紫色石蕊試液，觀察到的現(xiàn)象是紫色溶液變紅，再通入氧氣，發(fā)生2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，酸性增強(qiáng)，紅色由淺變深．
故答案為：紫色石蕊試液變紅；紅色由淺變深；2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄；
（4）E裝置發(fā)生SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，離子反應(yīng)為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+Cl^-，再滴加硝酸鋇溶液，觀察到生成硫酸鋇白色沉淀，離子反應(yīng)為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，
故答案為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+Cl^-、SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，把握物質(zhì)的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查．