Question

17．二氧化硫是硫的重要化合物，在生產(chǎn)、生活中有廣泛應用．探究二氧化硫的制取和性質都有著非常重要的意義．
（1）工業(yè)上用黃鐵礦（FeS₂，其中S元素為-1價）在高溫下和氧氣反應制備SO₂：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，該反應中被氧化的元素是S、Fe（填元素符號）．當該反應轉移5.50mol電子時，生成的二氧化硫在標準狀況下的體積為22.4L．
（2）①實驗室可用70%的濃硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，如果能控制反應速度，圖1中可選用的發(fā)生裝置是a、d（填寫字母）．
②若用硫酸和亞硫酸鈉反應制取3.36L（標準狀況）二氧化硫，如果已有25.2%亞硫酸鈉（質量分數(shù)）被氧化成硫酸鈉，則至少需稱取該亞硫酸鈉26.1g（保留一位小數(shù)）．
（3）某化學興趣小組設計用如圖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a試管中有淡黃色沉淀生成．
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：向第一份溶液加入品紅溶液，紅色褪去
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
上述方案中合理的是II（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；試管b中發(fā)生反應的離子方程式為Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-．

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）①實驗室可用70%的濃硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，為固體與液體反應不加熱裝置，能控制反應速度，利用分液漏斗控制液體的加入；
②由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，根據(jù)關系式及二氧化硫的物質的量計算出需要亞硫酸鈉的質量；設沒有變質的亞硫酸鈉為100g，根據(jù)變質的質量計算出變質后溶液中亞硫酸鈉的質量分數(shù)，再計算出需要變質后的亞硫酸鈉的質量；
（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氯水中含有氯氣，氯水中還含有次氯酸、HCl，氯氣具有氧化性，可以將二氧化硫氧化到最高價的硫酸．

解答 解：（1）氧化還原反應4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合價升高的Fe、S元素在反應中被氧化，該反應生成8mol的二氧化硫，轉移電子的物質的量為44mol，所以當該反應轉移5.50mol電子時，生成的二氧化硫的物質的量為1mol，在標準狀況下的體積為22.4L，
故答案為：S、Fe； 22.4；
（2）①實驗室可用70%的濃硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，為固體與液體反應不加熱裝置，能控制反應速度，利用分液漏斗控制液體的加入，有a、d符合，
故答案為：a、d；
②由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需稱取亞硫酸鈉的質量為：m（Na₂SO₃）=126g•mol^-1×$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=18.9g；
設沒有變質的亞硫酸鈉為100g，則有25.2g亞硫酸鈉被氧化成硫酸鈉，25.2g亞硫酸氧化為硫酸鈉后質量變?yōu)椋?5.2g×$\frac{142}{126}$=28.4g，則有25.2%亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉的樣品中亞硫酸鈉的質量分數(shù)為$\frac{100g-25.2g}{100g-25.2g+28.4g}$×100%≈72.5%，
因此稱取變質后樣品的質量應為$\frac{18.9g}{72.5%}$≈26.1g，
故答案為：26.1；
（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，所以能說明二氧化硫具有氧化性的實驗現(xiàn)象為a試管中有淡黃色沉淀生成，
故答案為：a試管中有淡黃色沉淀生成；
②氯水中含有氯氣，氯水中還含有次氯酸、HCl，氯氣和次氯酸具有強氧化性，
方案I：向第一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Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中含硫酸根離子，是二氧化硫在酸性環(huán)境下被氯水氧化生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，S元素的化合價升高，體現(xiàn)二氧化硫的還原性，則實驗設計合理，
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入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，
故答案為：II；Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-．

點評 本題考查二氧化硫的性質，側重分析與應用計算能力的考查，二氧化硫具有氧化性、還原性、漂白性，注意該實驗的目的，能從化合價變化上來分析解答，題目難度中等．