Question

14．某研究小組將純凈的SO₂氣體通入0.1mol•L^-1的Ba（NO₃）₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀．為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO₂，該小組提出了如下假設(shè)：
假設(shè)一：溶液中的NO₃^-
假設(shè)二：溶液中溶解的O₂；
（1）驗證假設(shè)一
該小組設(shè)計實驗驗證了假設(shè)一，請在下表空白處填寫相關(guān)實驗現(xiàn)象．

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗1：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體．	無現(xiàn)象	假設(shè)一成立
實驗2：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1Ba（NO3）2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體	生成白色沉淀

（2）為深入研究該反應(yīng)，該小組還測得上述兩個實驗中溶液pH隨通入SO₂體積的變化曲線如圖．
實驗1中溶液pH變小的原因是SO₂溶于水后生成H₂SO₃；V₁時，實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是（用離子方程式表示）3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-．
（3）驗證假設(shè)二
請設(shè)計實驗驗證假設(shè)二，寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論．

實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論（不要求寫具體操作過程）：

（4）若假設(shè)二成立，請預(yù)測：在相同條件下，分別用足量的O₂和KNO₃氧化相同的H₂SO₃溶液（溶液體積變化忽略不計），充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者小于（填“大于”或“小于”）后者，理由是反應(yīng)的離子方程式表明，足量的O₂和NO₃^-分別氧化相同的H₂SO₃，生成的H⁺的物質(zhì)的量前者大于后者．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)強酸制取弱酸的原理，亞硫酸是弱酸不能制備鹽酸，故實驗1無現(xiàn)象；二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-結(jié)合生成具有強氧化性的HNO₃，硝酸將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子，硫酸根離子與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇；
（2）試驗1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子，所以溶液的pH減�。辉囼�2中反應(yīng)生成強電解質(zhì)硫酸，則實驗2的pH更��；
（3）驗證假設(shè)二，需要用實驗1做對比實驗，然后做實驗3：在盛有未經(jīng)脫O₂處理的25ml0.1mol/LBaCl₂溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO₂氣體，若有白色沉淀生成，則假設(shè)二成立；
（4）氧氣與亞硫酸反應(yīng)的離子方程式為：2H₂SO₃+O₂=4H⁺+2SO₄^2-，亞硫酸與硝酸根離子反應(yīng)的離子方程式為：3H₂SO₃+2NO₃^-=2NO↑+4H⁺+H₂O+3SO₄^2-，根據(jù)反應(yīng)方程式判斷兩溶液的pH大小．

解答 解：（1）根據(jù)強酸制取弱酸的原理，亞硫酸是弱酸不能制備鹽酸，故實驗1無現(xiàn)象；
二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-結(jié)合生成具有強氧化性的HNO₃，硝酸將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子，從而生成硫酸鋇沉淀，
故答案為：無現(xiàn)象；白色沉淀生成；
（2）試驗1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，所以溶液的pH減��；試驗2發(fā)生反應(yīng)：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-，反應(yīng)中生成了強酸硫酸，則實驗2的pH小于實驗1，
故答案為：SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸顯酸性，故pH值減�。�3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-；
（3）驗證假設(shè)二，需要用實驗1做對比實驗，然后做實驗3：在盛有未經(jīng)脫O₂處理的25ml0.1mol/LBaCl₂溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO₂氣體，若有白色沉淀生成，則假設(shè)二成立，即：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體	無現(xiàn)象	假設(shè)二成立
實驗3：在盛有未經(jīng)脫O2處理的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體	有白色沉淀生成

，
故答案為：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體	無現(xiàn)象	假設(shè)二成立
實驗3：在盛有未經(jīng)脫O2處理的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體	有白色沉淀生成

（4）氧氣與亞硫酸反應(yīng)的離子方程式為：2H₂SO₃+O₂=4H⁺+2SO₄^2-，亞硫酸與硝酸根離子反應(yīng)的離子方程式為：3H₂SO₃+2NO₃^-=2NO↑+4H⁺+H₂O+3SO₄^2-，根據(jù)反應(yīng)可知，足量的O₂和NO₃^-分步氧化相同的亞硫酸，生成的氫離子的物質(zhì)的量前者大于后者，所以前者溶液的pH小于后者，
故答案為：小于；反應(yīng)的離子方程式表明，足量的O₂和NO₃^-分步氧化相同的亞硫酸，生成的氫離子的物質(zhì)的量前者大于后者．

點評 本題考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，明確實驗?zāi)康募皩嶒炘�理為解答關(guān)鍵，試題充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ�注意掌握物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價原則．