Question

16．甲乙兩同學分別對含+4價硫元素的物質(zhì)性質(zhì)進行了探究．
（1）甲用如圖裝置進行實驗（氣密性已檢驗，加熱和夾持裝置已略去）．實驗進行一段時間后，C、D中都出現(xiàn)明顯的白色沉淀，經(jīng)檢
驗均為BaSO₄．
①A中反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②為探究SO₂在D中所發(fā)生的反應，甲進一步實驗發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)白色沉淀的過程中，D溶液中NO₃^-濃度幾乎不變．甲據(jù)此得出結(jié)論：D中出現(xiàn)白色沉淀的主要原因是酸性條件下，含+4價硫元素物質(zhì)（SO₂或H₂SO₃）被O₂氧化生成SO₄^2-．
（2）乙用如下實驗對含+4價硫元素的物質(zhì)性質(zhì)繼續(xù)進行探究．

序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
1	取0.3g 純凈Na2SO3固體，向其中加入10mL 2mol•L-1 鹽酸，再滴入4滴BaCl2溶液	產(chǎn)生無色氣泡；滴入BaCl2溶液后，開始無現(xiàn)象，4min后，溶液變渾濁
2	取0.3g 純凈Na2SO3固體，向其中加入10mL 2mol•L-1 HNO3，再滴入4滴BaCl2溶液	產(chǎn)生無色氣泡；滴入BaCl2溶液后，開始無現(xiàn)象，2h后，溶液變渾濁
3	取0.3g 純凈Na2SO3固體，向其中加入10mL 濃HNO3，再滴入4滴BaCl2溶液	產(chǎn)生紅棕色氣體；滴入BaCl2溶液后，溶液立即產(chǎn)生大量白色沉淀

①結(jié)合化學用語解釋實驗1中產(chǎn)生現(xiàn)象的原因：2H⁺+SO₃^2-═SO₂+H₂O：2SO₂+O₂+2Ba²⁺+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺或2H₂SO₃+O₂+2Ba²⁺═2BaSO₄↓+4H⁺．
②由實驗1、2、3對比，可以得到推論：含+4價硫元素物質(zhì)可被O₂和濃HNO₃氧化．
③乙通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，Na⁺對實驗1和2中出現(xiàn)渾濁的時間無影響，于是進一步探究Cl^-和NO₃^-對其的影響：

序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
4	取0.3g純凈Na2SO3和1.17gNaCl固體混合物，向其中加入10mL 2mol•L-1 HNO3，再滴入4滴BaCl2溶液	產(chǎn)生無色氣泡；滴入BaCl2溶液后，開始無現(xiàn)象，20min后，溶液變渾濁

i．實驗2和4對比，乙獲得推論：Cl^-的存在可以加快溶液中+4價硫元素的氧化；
ii．實驗1和4對比，乙獲得推論：NO₃^-的存在可以減慢溶液中+4價硫元素的氧化．
④通過以上實驗，乙同學認為，確定某溶液中含有SO₄^2-的實驗方案：取待測液，向其中先滴加bd（填字母序號）．
a.2mol•L^-1鹽酸，再滴加BaCl₂溶液，一段時間后出現(xiàn)白色沉淀
b.2mol•L^-1鹽酸，再滴加BaCl₂溶液，立即出現(xiàn)白色沉淀
c.2mol•L^-1硝酸，再滴加BaCl₂溶液，一段時間后出現(xiàn)白色沉淀
d.2mol•L^-1硝酸，再滴加BaCl₂溶液，立即出現(xiàn)白色沉淀．

Answer 1

分析 （1）①銅和濃硫酸加熱發(fā)生反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②出現(xiàn)白色沉淀的過程中，D溶液中NO₃^-濃度幾乎不變說明酸性溶液中二氧化硫會被氧氣氧化生成硫酸，結(jié)合鋇離子生成硫酸鋇沉淀；
（2）①取0.3g 純凈Na₂SO₃固體，向其中加入10mL 2mol•L^-1 鹽酸，再滴入4滴BaCl₂溶液，產(chǎn)生無色氣泡為二氧化硫氣體，滴入BaCl₂溶液后，開始無現(xiàn)象，4min后，溶液變渾濁，說明二氧化硫被空氣中氧氣氧化生成硫酸，結(jié)合鋇離子生成硫酸鋇白色沉淀；
②由實驗1、2、3對比可知氧氣、濃硝酸都可以氧化二氧化硫；
③探究Cl^-和NO₃^-對其的影響，
i．實驗2和4對比，乙獲得推論：Cl^-的存在可以加快溶液中+4價硫元素的氧化，實驗4中需要提供和實驗1中相同的氯離子實驗探究，即需要0.01L×2mol/L=0.02mol，據(jù)此和出現(xiàn)沉淀的時間分析；
ii．實驗1和4對比，不同的是鹽酸和硝酸，氯離子相同，出現(xiàn)沉淀的時間是鹽酸溶液中快，乙獲得推論是硝酸根離子減慢+4價硫的化合物的氧化；
④對比上述實驗確定某溶液中含有SO₄^2-的實驗方案是加入鹽酸和氯化鋇溶液沉淀出現(xiàn)最快，加入硝酸和氯化鋇溶液，+4價硫元素化合價被氧氣的速率減慢，實驗2可知，滴入BaCl₂溶液后，開始無現(xiàn)象，2h后，溶液變渾濁，若有硫酸根離子會迅速生成沉淀．

解答 解：（1）①銅和濃硫酸加熱發(fā)生反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②為探究SO₂在D中所發(fā)生的反應，甲進一步實驗發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)白色沉淀的過程中，D溶液中NO₃^-濃度幾乎不變．甲據(jù)此得出結(jié)論：D中出現(xiàn)白色沉淀的主要原因是酸性溶液中二氧化硫會被氧氣氧化生成硫酸，結(jié)合鋇離子，也能生成硫酸鋇沉淀，
故答案為：酸性條件下，含+4價硫元素物質(zhì)（SO₂或H₂SO₃）被O₂氧化生成SO₄^2-；
（2）①取0.3g 純凈Na₂SO₃固體，向其中加入10mL 2mol•L^-1 鹽酸，再滴入4滴BaCl₂溶液，產(chǎn)生無色氣泡為二氧化硫氣體，滴入BaCl₂溶液后，開始無現(xiàn)象，4min后，溶液變渾濁，說明二氧化硫被空氣中氧氣氧化生成硫酸，結(jié)合鋇離子生成硫酸鋇白色沉淀，反應的離子方程式為：2H⁺+SO₃^2-═SO₂+H₂O，2SO₂+O₂+2Ba²⁺+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺或2H₂SO₃+O₂+2Ba²⁺═2BaSO₄↓+4H⁺，
故答案為：2H⁺+SO₃^2-═SO₂+H₂O，2SO₂+O₂+2Ba²⁺+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺或2H₂SO₃+O₂+2Ba²⁺═2BaSO₄↓+4H⁺；
②由實驗1說明空氣中氧氣也可以氧化+4價硫元素的化合物，實驗2說明硝酸溶液中硝酸根離子對氧化反應起到減慢作用，出現(xiàn)沉淀時間長，實驗3是濃硝酸能氧化+4價硫元素化合物生成硫酸根離子，出現(xiàn)沉淀快，對比可知氧氣、濃硝酸都可以氧化二氧化硫，
故答案為：含+4價硫元素物質(zhì)可被O₂和濃HNO₃氧化；
③探究Cl^-和NO₃^-對其的影響，
i．實驗2和4對比，乙獲得推論：Cl^-的存在可以加快溶液中+4價硫元素的氧化，實驗4中需要提供和實驗1中相同的氯離子實驗探究，即需要0.01L×2mol/L=0.02mol，氯化鈉的質(zhì)量=0.02mol×58.5g/mol=1.17g，對比實驗1判斷出現(xiàn)沉淀的時間分析，取0.3g 純凈Na₂SO₃和1.17gNaCl固體，向其中加入10mL 2mol•L^-1 HNO₃，再滴入4滴BaCl₂溶液，觀察出現(xiàn)沉淀的時間，
故答案為：0.3g純凈Na₂SO₃和1.17gNaCl；
ii．實驗1和4對比，不同的是鹽酸和硝酸，氯離子相同，出現(xiàn)沉淀的時間是鹽酸溶液中快，乙獲得推論是硝酸根離子減慢+4價硫的化合物的氧化，實驗1和4對比，乙獲得推論是：NO₃^-的存在可以減慢溶液中+4價硫元素的氧化，
故答案為：NO₃^-的存在可以減慢溶液中+4價硫元素的氧化；
④對比上述實驗確定某溶液中含有SO₄^2-的實驗方案是：實驗1可知，取0.3g 純凈Na₂SO₃固體，向其中加入10mL 2mol•L^-1 鹽酸，再滴入4滴BaCl₂溶液，產(chǎn)生無色氣泡；滴入BaCl₂溶液后，開始無現(xiàn)象，4min后，溶液變渾濁，若含硫酸根離子，加入鹽酸和氯化鋇溶液會迅速生成白色沉淀，實驗2可知，取0.3g 純凈Na₂SO₃固體，向其中加入10mL 2mol•L^-1 HNO₃，再滴入4滴BaCl₂溶液，產(chǎn)生無色氣泡；滴入BaCl₂溶液后，開始無現(xiàn)象，2h后，溶液變渾濁，加入硝酸和氯化鋇溶液，+4價硫元素化合價被氧氣的速率減慢，若有硫酸根離子會迅速生成沉淀，
故答案為：bd．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究、實驗方案的分析和設計、主要是反應現(xiàn)象的不同原因分析判斷，實驗對比分析是探究實驗的常用方法，注意信息提取和現(xiàn)象的理解應用，題目難度較大．