Question

4．某化學興趣小組為探究 SO₂ 的性質，按如圖1所示裝置進行實驗．

請回答下列問題：
（1）裝置A中盛放亞硫酸鈉的儀器名稱是蒸餾燒瓶，其中發(fā)生反應的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄ （濃）=Na₂SO₃ +SO₂↑+H₂O
（2）實驗過程中，裝置B、C中發(fā)生的現象分別是溶液紫色褪去、無色溶液出現黃色渾濁，裝置B中發(fā)生反應的離子方程
式為5SO₂+2MnO₄ ^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（3）裝置D的目的是探究SO₂與品紅作用的可逆性，請寫出實驗操作及現象品紅溶液褪色后，關閉分液漏斗活塞，點燃酒精燈加熱，溶液恢復紅色
（4）尾氣可采用較濃的NaOH溶液吸收，為確定反應后溶液中溶質的成分，反應結束后某同學向該溶液中逐滴加入1mol/L的鹽酸，所加鹽酸的體積與產生SO₂的體積（標準狀況）關系如圖2所示．
①A點溶液中的溶質為NaC1、NaHSO₃；
②當加入35mL鹽酸時，產生SO₂的體積為224mL 或0.224L．

Answer 1

分析 （1）根據化學常用儀器及儀器的名稱來分析；制備二氧化硫的方法是利用亞硫酸鈉和濃硫酸反應生成；
（2）利用二氧化硫與高錳酸鉀溶液，二氧化硫與硫化鈉的氧化還原反應來分析反應現象和性質，依據離子性質和電荷守恒，原子守恒配平書寫離子方程式；
（3）根據二氧化硫能使品紅褪色，但加熱褪色后的溶液又可恢復紅色來解答；
（4）①在溶液中亞硫酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，結合圖象可知，開始沒有二氧化硫氣體生成，則較濃的NaOH溶液吸收溶液中的溶質為亞硫酸鈉和氫氧化鈉，則OA段先發(fā)生酸堿中和，再發(fā)生亞硫酸鈉與鹽酸反應生成亞硫酸氫鈉與氯化鈉，A點溶液中的溶質為亞硫酸鈉與氯化鈉；
②結合圖象可知，當加入35mL鹽酸時，25～35mL發(fā)生碳酸氫鈉與鹽酸的反應生成二氧化硫氣體．

解答 解：（1）裝置A中盛放亞硫酸鈉的儀器名稱是蒸餾燒瓶；亞硫酸鈉與濃硫酸反應反應生成硫酸鈉、二氧化硫氣體和水，反應的化學方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：蒸餾燒瓶；Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）高錳酸鉀溶液為紫紅色，具有氧化性，二氧化硫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應，則觀察到紅色逐漸變淺直至完全褪去，二氧化硫進入硫化鈉溶液中發(fā)生的氧化還原反應為2S^2-+SO₂+2H₂O=3S↓+4OH^-，則觀察到無色溶液出現黃色渾濁，高錳酸鉀溶液和二氧化硫氣體發(fā)生的離子反應為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：溶液紫色褪去；無色溶液出現黃色渾濁；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（3）因二氧化硫能使品紅褪色，但加熱褪色后的溶液又可恢復紅色，則操作為待品紅溶液完全褪色后，關閉分液漏斗的旋塞，點燃酒精燈加熱，觀察到的現象為無色溶液恢復為紅色，
故答案為：品紅溶液褪色后，關閉分液漏斗活塞，點燃酒精燈加熱，溶液恢復紅色；
（4）①在溶液中亞硫酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，結合圖象可知，開始沒有二氧化硫氣體生成，則較濃的NaOH溶液吸收溶液中的溶質為亞硫酸鈉和氫氧化鈉，則OA段0～25mL先發(fā)生酸堿中和，其離子反應方程式為H⁺+OH^-═H₂O，再發(fā)生亞硫酸鈉與鹽酸反應生成亞硫酸氫鈉與氯化鈉，其離子反應方程式為SO₃^2-+H⁺═HSO₃^-，A點溶液中的溶質為亞硫酸鈉與氯化鈉，
故答案為：NaC1、NaHSO₃；
②結合圖象可知，當加入35mL鹽酸時，25～35mL發(fā)生碳酸氫鈉與鹽酸的反應生成二氧化硫氣體，設生成二氧化硫的物質的量為n，生成氣體時消耗的酸的物質的量為（35-25）×10^-3L×1mol•L^-1=0.01mol，則
HSO₃^-+H⁺═SO₂↑+H₂O
1         1
0.01mol   n
$\frac{1}{1}$=$\frac{0.01mol}{n}$，解得n=0.01mol，標準狀況下其體積為0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，
故答案為：224mL或0.224L．

點評 本題考查了二氧化硫的制取及二氧化硫的性質實驗，題目難度中等，明確反應的先后順序及圖象中每段圖象對應的化學反應是解答本題的關鍵，注意掌握二氧化硫的性質及性質實驗方案設計方法原理．