Question

二氧化硫是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物．請回答相關問題：
（1）有人提出如下方案防治酸雨：常溫下將含有SO₂的廢氣通入FeCl₃ 溶液中，然后在所得溶液中提取晶體而實現SO₂的回收利用．
①參加反應的SO₂和Fe³⁺的物質的量之比是

 

．
②若要從所得溶液中提取晶體，必須進行的實驗操作步驟：蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾、自然干燥，在這一系列操作中沒有用到的儀器有

 

（填序號）．
A．蒸發(fā)皿   　B．石棉網     　C．漏斗　　D．燒杯      E．玻璃棒     F． 坩堝
（2）將SO₂和O₂的混合氣體通入容積為2.0L的密閉容器內，在一定溫度和催化劑存在的條件下，反應達平衡時測得SO₂、O₂和SO₃物質的量分別為2.0mol、1.0mol和3.0mol． 則該條件下，試計算2SO₂+O₂?2SO₃ 反應的平衡常數為及SO₂的轉化率．

 

（3）若用過量的鐵粉與濃硫酸在加熱條件下制SO₂，發(fā)現生成的氣體冷卻后體積比理論計算所得的SO₂的體積要多．請你對氣體的組成提出合理猜想，并說明驗證的方法．
①猜想：

 

；
②驗證方法：

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,二氧化硫的化學性質

專題：氧族元素

分析：（1）①反應時，S元素的化合價由+4升高為+6價，Fe元素的化合價由+3價降低為+2，由電子守恒分析；
②蒸發(fā)用到蒸發(fā)皿、石棉網、玻璃棒，過濾用到漏斗、燒杯、玻璃棒；
（2）利用平衡濃度計算化學平衡常數K，利用S原子守恒及反應可知，起始n（SO₂）=5mol，轉化的n（SO₂）=3mol；
（3）隨反應的進行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，稀硫酸與Fe反應生成氫氣，檢驗氫氣利用燃燒產物使無水硫酸銅變藍來說明．

解答： 解：（1）①反應時，S元素的化合價由+4升高為+6價，Fe元素的化合價由+3價降低為+2，SO₂和Fe³⁺的化合價升降之比為2：1，因此參加反應的物質的量之比為1：2，故答案為：1：2；
②蒸發(fā)用到蒸發(fā)皿、玻璃棒，過濾用到漏斗、燒杯、玻璃棒，沒有用到石棉網、坩堝，故答案為：B、F；
（2）設反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）的平衡常數K，
平衡時，c（SO₃）=3.0mol/2.0L=1.5mol?L^-1
c（O₂）=1.0mol/2.0L=0.5 0mol?L^-1
c（SO₂）=2.0mol/2.0L=1.0mol?L^-1
K=

(1.5mol/L)2

0.5mol/L×(1.0mol/L)2

═4.5mol?L^-1，
設反應過程消耗x mol O₂（g）
               2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g）
起始物質的量/mol a        b
轉化物質的量/mol 2x       x         2x
平衡物質的量/mol 2.0     1.0        3.0
則：2x=3.0 a-2x=2.0 b-x=1.0 a=5.0mol
SO₂的平衡轉化率=

3.0mol

5.0mol

×100%=60%，
故答案為：K=4.5，轉化率為60%；
（3）隨反應的進行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩幔�稀硫酸與Fe反應生成氫氣，若生成氫氣，則燃燒產物使無水硫酸銅變藍，則
①猜想：氣體為SO₂和H₂ 的混合氣體，
②驗證方法：將氣體通入品紅溶液，若紅色褪去，說明含有SO₂，繼續(xù)將氣體依次通入過量的酸性高錳酸鉀、濃硫酸，然后將氣體點燃，產物冷卻后，若能使無水硫酸銅變藍，證明此氣體為H₂，
故答案為：氣體為SO₂和H₂ 的混合氣體；將氣體通入品紅溶液，若紅色褪去，說明含有SO₂，繼續(xù)將氣體依次通入過量的酸性高錳酸鉀、濃硫酸，然后將氣體點燃，產物冷卻后，若能使無水硫酸銅變藍，證明此氣體為H₂．

點評：本題考查較綜合，涉及化學平衡的計算、氧化還原反應的計算及實驗，側重學生分析能力和計算能力的考查，注意濃硫酸的性質、二氧化硫、氫氣的檢驗等，題目難度中等．