Question

18．葡萄酒中的酒精是葡萄果實中的糖發酵后的產物（C₆H₁₂O₆$\stackrel{酵母}{→}$2CH₃CH₂OH+2CO₂↑）．
Ⅰ、已知：實驗室制乙烯原理為CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂=CH₂↑+H₂O，產生的氣體能使Br₂ 的四氯化碳溶液褪色，甲、乙同學用下列實驗驗證．（氣密性已檢驗，部分夾持裝置略）．

實驗操作和現象：

操 作	現 象
點燃酒精燈，加熱至170℃	Ⅰ：A中燒瓶內液體漸漸變黑 Ⅱ：B內氣泡連續冒出，溶液逐漸褪色
…
實驗完畢，清洗燒瓶	Ⅲ：A中燒瓶內附著少量黑色顆粒狀物，有刺激性氣味逸出

（1）溶液“漸漸變黑”，說明濃硫酸具有脫水性．
（2）分析，甲認為是C₂H₄，乙認為不能排除SO₂的作用．
①根據甲的觀點，使B中溶液褪色反應的化學方程式是CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
②乙根據現象認為實驗中產生的SO₂和H₂O，使B中有色物質反應褪色．
③為證實各自觀點，甲、乙重新實驗，設計與現象如下：
甲：在A、B間增加一個裝有某種試劑的洗氣瓶；現象：Br₂的CCl₄溶液褪色．
乙：用下列裝置按一定順序與A連接：（尾氣處理裝置略）

現象：C中溶液由紅棕色變為淺紅棕色時，E中溶液褪色．
請回答下列問題：
a．甲設計實驗中A、B間洗氣瓶中盛放的試劑是NaOH溶液；乙設計的實驗D中盛放的試劑是濃硫酸，裝置連接順序為（d）cabe（f）．
b．能說明確實是SO₂使E中溶液褪色的實驗是加熱已經褪色的品紅溶液，若紅色恢復，證明是SO₂使品紅溶液褪色而不是Br₂．
c．乙為進一步驗證其觀點，取少量C中溶液，加入幾滴BaCl₂溶液，振蕩，產生大量白色沉淀，淺紅棕色消失，發生反應的離子方程式是SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓．由此可得出的干燥的SO₂ 不能使Br₂ 的四氯化碳溶液褪色
Ⅱ、葡萄酒中常用Na₂S₂O₅做抗氧化劑．
（3）0.5molNa₂S₂O₅溶于水配成1L溶液，該溶液的pH=4.5．溶液中部分微粒濃度隨溶液酸堿性變化如右圖所示．寫出Na₂S₂O₅溶于水時發生的化學方程式Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃．
（4）已知：K_sp[BaSO₄]=1×10^-10，K_sp[BaSO₃]=5×10^-7．把部分被空氣氧化的該溶液的pH調為10，向溶液中滴加BaCl₂溶液使SO₄^2-沉淀完全[c（SO₄^2-）≤1×10^-5mol•L^-1]，此時溶液中c（SO₃^2-）≤0.05mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸具有脫水性、吸水性和強氧化性，能使乙醇碳化；
（2）①乙烯可與溴水發生加成反應；
②溴單質可以和二氧化硫發生氧化還原反應；
③a、氫氧化鈉可以和二氧化硫發生反應；濃硫酸具有吸水性，可以做干燥劑；根據乙的設計，即要證明干燥的二氧化硫不能使溴的四氯化碳褪色，但能使品紅褪色，據此確定裝置連接順序；
b、二氧化硫使品紅褪色，受熱時又恢復紅色，根據這一性質判斷是否為二氧化硫使品紅褪色；
c、溴單質可以和二氧化硫發生氧化還原反應，硫酸根離子和鋇離子反應會生成白色沉淀；
（3）根據圖可知，pH=4.5時，溶液中主要以亞硫酸氫根離子形式存在，據此書寫水解方程式；
（4）根據K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可計算出需要放熱c（Ba²⁺），進而計算最大濃度c（SO₃^2-），據此答題；

解答 解：（1）濃硫酸具有脫水性，能使乙醇溶液“漸漸變黑”，故答案為：脫水；
（2）①根據甲的觀點，溴水可以使B中溶液褪色，反應的化學方程式是CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br，
故答案為：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
②乙根據現象Ⅲ認為產生了SO₂和水，在B中溴單質可以和二氧化硫、水發生氧化還原反應生存溴化氫和硫酸，
故答案為：H₂O；
③a、根據甲的設計，洗氣瓶中盛放的試劑是氫氧化鈉，可以和二氧化硫反應，吸收二氧化硫，排除二氧化硫的干擾，根據乙的設計，C中盛放的試劑是，濃硫酸具有吸水性，可以做干燥劑，根據乙的設計，即要證明干燥的二氧化硫不能使溴的四氯化碳褪色，但能使品紅褪色，所以裝置連接順序為（d）cabe（f），
故答案為：NaOH 溶液；濃硫酸；（d）cabe（f）；
b、證明SO₂使E中溶液褪色的實驗是加熱已經褪色的品紅溶液，若紅色恢復，證明是SO₂使品紅溶液褪色而不是Br₂，
故答案為：加熱已經褪色的品紅溶液，若紅色恢復，證明是SO₂使品紅溶液褪色而不是Br₂；
c、溴單質可以和二氧化硫發生氧化還原反應，生成硫酸根離子和溴離子，硫酸根離子和鋇離子反應會生成白色沉淀，相關反應的離子方程式為SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓，
故答案為：SO₂+2H₂O+Br₂═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓或SO₂+2H₂O+Br₂+Ba²⁺═4H⁺+2Br^-+BaSO₄↓；
（3）根據圖可知，pH=4.5時，溶液中主要以亞硫酸氫根離子形式存在，所以水解方程式為Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃，
故答案為：Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃；
（4）根據K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可知需要c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-5mol•L^-1，則溶液中SO₃^2-的最大濃度c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{3}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{5×1{0}^{-7}}{1{0}^{-5}}$=0.05mol•L^-1，
故答案為：0.05．

點評 本題考查學生乙醇的化學性質、圖象分析、離子濃度的計算等，結合實驗考查增加了題目的難度，綜合性較強，要求學生具有分析和解決問題的能力．