Question

13．汽車尾氣中二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物是霧霾主要組成．某課題組用汽車尾氣為原料探究二氧化硫、氮氧化物的化學性質．
I．汽車尾氣（含有烴類、CO、SO₂與NO等物質），冶理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個“催化轉換器”（用鉑、鈀合金作催化劑）．它的特點是使CO與NO反應，生成可參與大氣生態環境循環的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO₂的轉化．寫出一氧化碳與一氧化氮反應的化學方程式：2CO+2NO?2CO₂+N₂
Ⅱ．課題組欲在綠色環保的條件下探究大氣污染物SO₂的性質，設計如圖實驗裝置．請回答：

（1）B、C、D分別用于檢驗SO₂的漂白性、還原性和氧化性，則B中所盛試劑為品紅溶液；
C中反應的離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O═SO₄^2-+2Br^-+4H⁺．
（2）為了實現綠色環保的目標，制取SO₂裝置最好選擇A₂．（A₁或A₂裝置）用氨水吸收尾氣中的SO₂，“吸收液”中可能含有OH^-、SO₃^2-、SO₄^2-、HSO₃^-等陰離子．請回答：
（3）氨水吸收過量SO₂的反應的離子方程式為NH₃•H₂O+SO₂=NH₄⁺+HSO₃^-．
（4））已知亞硫酸氫鹽一般易溶于水，SO₂也易溶于水．現有儀器和試劑為：小燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、過濾裝置和濾紙；2mol/L鹽酸、2mol/LHNO₃、1mol/LBaCl₂溶液、l mol/LBa（OH）₂溶液、品紅溶液、蒸餾水．請設計實驗證明“吸收液”中存在SO₃^2-、HSO₃^-，完成下表的實驗操作、預期現象和結論：

實驗操作	預期現象與結論
步驟1：取適量“吸收液”于小燒杯中，用膠頭滴管取l mol/L BaCl2溶液向小燒杯滴加直至過量．	若出現白色渾濁，則溶液中存在SO32-或 SO42-．
步驟2：將小燒杯中的濁液過濾、洗滌，再用適量水把附在濾紙上的固體沖入另一小燒杯中；向沖下的固體滴入1滴品紅，再滴入過量2 mol/L鹽酸，振蕩 用試管取適量濾液，向其中滴入過量l mol/LBa（OH）2溶液（或1滴品紅，再滴入2-3滴2 mol/L鹽酸），振蕩． 步驟3：	若品紅褪色（或有氣泡）則存在SO32- 若出現白色沉淀（或品紅褪色或有氣泡），則存在HSO3-

Answer 1

分析 I．依據題意一氧化碳與一氧化氮反應生成可參與大氣生態環境循環的無毒氣體，可知產物為氮氣和二氧化碳，據此寫出方程式；
II．（1）銅和濃硫酸加熱反應生成二氧化硫氣體，B、C、D分別用于檢驗SO₂的漂白性、還原性和氧化性．其中C、D分別為碘水和硫化氫的水溶液，檢驗二氧化硫漂白性可以通過品紅試液；二氧化硫具有還原性，和碘單質反應生成硫酸和碘化氫；
（2）A₂的制取裝置來代替A₁裝置，可以不需要加熱或節約能源或藥品，用分液漏斗加入硫酸可以控制反應速率，易于控制反應進行；
（3）過量二氧化硫和氨水反應生成亞硫酸氫銨；
（4）依據SO₃^2-和HSO₃^-離子的性質和檢驗方法設計實驗進行檢驗設計；結合題干信息和條件，取少量于小燒杯中加入過量氯化鋇反應生成沉淀為亞硫酸鋇或硫酸鋇沉淀；取沉淀加入酸的生成二氧化硫，通過檢驗二氧化硫的存在方法驗證亞硫酸根離子的存在；取濾液依據亞硫酸氫根離子和酸反應可以生成二氧化硫，檢驗二氧化硫完成實驗設計，或通過亞硫酸氫根離子和氫氧化鋇反應生成沉淀分析判斷．

解答 解：I．一氧化碳與一氧化氮在催化劑的作用下反應生成二氧化碳和氮氣，方程式：2CO+2NO?2CO₂+N₂，故答案為：2CO+2NO?2CO₂+N₂；
II．（1）依據裝置圖可知，銅和濃硫酸加熱反應生成二氧化硫氣體，B、C、D分別用于檢驗SO₂的漂白性、還原性和氧化性．其中C、D分別為碘水和硫化氫的水溶液，C檢驗二氧化硫的還原性，D檢驗二氧化硫的氧化性，檢驗二氧化硫漂白性可以通過品紅試液，品紅褪色是二氧化硫氣體的特性；二氧化硫具有還原性，和碘單質反應生成硫酸和碘化氫；反應的兩種方程式為：SO₂+I₂+2H₂O═SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
故答案為：品紅溶液； SO₂+I₂+2H₂O═SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
（2）裝置圖分析可知，A₂的制取裝置來代替A₁裝置，可以不需要加熱或節約能源或藥品，用分液漏斗加入硫酸可以控制反應速率，易于控制反應進行；或反應更充分，
故答案為：A₂；
（3）氨水吸收過量SO₂的反應的離子方程式為NH₃•H₂O+SO₂═NH₄⁺+HSO₃^-；
故答案為：NH₃•H₂O+SO₂═NH₄⁺+HSO₃^-；
（4）依據SO₃^2-和HSO₃^-離子的性質和檢驗方法設計實驗進行檢驗設計；結合題干信息和條件，取少量于小燒杯中加入過量氯化鋇反應生成沉淀為亞硫酸鋇或硫酸鋇沉淀；取沉淀加入酸的生成二氧化硫，通過檢驗二氧化硫的存在方法驗證亞硫酸根離子的存在；取濾液依據亞硫酸氫根離子和酸反應可以生成二氧化硫，檢驗二氧化硫完成實驗設計，或通過亞硫酸氫根離子和氫氧化鋇反應生成沉淀分析判斷；實驗設計方法和步驟為：

實驗操作	預期現象與結論
步驟2：滴入1滴品紅，再滴入過量2 mol/L鹽酸，振蕩	若品紅褪色（或有氣泡）則存在SO32-
步驟3：用試管取適量濾液，向其中滴入過量l mol/LBa（OH）2溶液（或1滴品紅，再滴入2-3滴2 mol/L鹽酸），振蕩	若出現白色沉淀（或品紅褪色或有氣泡），則存在HSO3-

，故答案為：

實驗操作	預期現象與結論
步驟2：滴入1滴品紅，再滴入過量2 mol/L鹽酸，振蕩	若品紅褪色（或有氣泡）則存在SO32-
步驟3：用試管取適量濾液，向其中滴入過量l mol/LBa（OH）2溶液（或1滴品紅，再滴入2-3滴2 mol/L鹽酸），振蕩	若出現白色沉淀（或品紅褪色或有氣泡），則存在HSO3-

點評 本題考查了二氧化硫性質的實驗驗證方法和實驗設計分析步驟，掌握實驗基礎和離子性質、離子檢驗方法，正確選擇試劑，描述反應現象，題目難度中等．