Question

SiO₂、SO₂和CO₂都是酸性氧化物，它們的化學性質有一定的相似性；Mg和Na的化學性質也有一定相似性．某興趣小組用如圖所示裝置進行Mg與
SO₂反應的實驗．
（1）選擇制取SO₂的合適試劑

 

（填編號）．
①濃HCl          ②濃H₂SO₄
③Na₂SO₃固體      ④CaSO₃固體
（2）上述裝置還可優化，優化的方法是

 

．
實驗后裝置C中所得溶液離子濃度關系一定正確的是（選填字母）

 

．
A．（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
B．（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
C．（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+（OH^-），
D．（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（3）甲同學推測Mg與SO₂的反應與CO₂相似，則該反應方程式為

 

．
乙同學的推測是：2Mg+3SO₂

△  .

2MgSO₃+S；
丙同學的推測是：3Mg+SO₂

△  .

2MgO+MgS，
要驗證甲、乙、丙三位同學的推測是否正確，丁同學作如下實驗探究：
已知：MgSO₃和MgS都是微溶于水，能與鹽酸發生復分解反應放出氣體；
限選試劑：2mol/L HCl、2mol/L HNO₃、蒸餾水、2mol/L NaOH、品紅溶液、澄清石灰水、2mol/L CuSO₄；儀器和用品自選．請填寫下表中的空格：

序號	實驗步驟	預期現象和結論
①	取少量反應后所的固體于試管I中
②	向試管I中的固體慢慢滴加   ， 試管I口塞上帶導管的單孔塞，并將導管通入盛有   的試管Ⅱ中．	若試管I中   的，則丙同學推測正確． 若試管I中的固體未完全溶解，且   ，則乙同學推測正確．

根據上述實驗探究，能證明甲同學推測正確的操作和預期現象是

 

．
（4）上述實驗需要50mL，2mol/L的HCl，配制時應選用

 

（10mL，25mL，50mL或100mL）量筒量取36.5%，密度1.19g/mL的濃鹽酸的體積．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,鹽類水解的應用,二氧化硫的化學性質,實驗裝置綜合

專題：實驗設計題

分析：（1）根據實驗室制備SO₂的原理，強酸制弱酸；
（2）硫酸和亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉、二氧化硫和水，所以在二氧化硫氣體中含有水蒸氣，水蒸氣影響鎂的化學反應，所以應在A、B之間加一個干燥管；根據溶液C是氫氧化鈉吸收多余的二氧化硫所得的溶液，應該生成亞硫酸鈉溶液，根據亞硫酸鈉溶液中SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃導致溶液呈堿性，所以溶液中存在和H₂SO₃、HSO₃^-，在Na₂SO₃溶液中存在電荷守恒和物料守恒，根據電荷守恒和物料守恒判斷；
（3）根據Mg與CO₂的反應知：Mg與SO₂反應能生成氧化鎂與單質硫；可根據反應產物的性質進行驗證甲、乙、丙三位同學的推測是否正確；
（4）根據溶液稀釋前后溶質的質量或物質的量不變解答．

解答： 解：（1）因SO₂的溶解度較大，應選用濃度較大的H₂SO₄溶液；為了使反應順利進行須選擇Na₂SO₃固體與硫酸反應（CaSO₃固體與硫酸反應生成的硫酸鈣微溶于水），故選：②③；
（2）硫酸和亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉、二氧化硫和水，所以在二氧化硫氣體中含有水蒸氣，水蒸氣影響鎂的化學反應，所以應在A、B之間加一個干燥管；
溶液C是氫氧化鈉吸收多余的二氧化硫生成亞硫酸鈉溶液，在Na₂SO₃溶液中由于SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃導致溶液呈堿性，所以溶液中存在和H₂SO₃、HSO₃^-，
A．根據電荷守恒得c（ Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），又Na₂SO₃溶液中由于SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃導致溶液呈堿性，所以c（OH^-）＞c（H⁺），故（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故A錯誤；
B．Na₂SO₃溶液中由于SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃導致溶液呈堿性，所以c（OH^-）＞c（H⁺），故B錯誤；
C．根據電荷守恒得c（ Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），根據物料守恒得c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），所以得2c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（H⁺）=c（OH^-），故C錯誤；
D．根據電荷守恒得c（ Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故D正確；
故答案為：在A和B之間未連接一干燥裝置；D；
（3）根據Mg與CO₂的反應知：Mg與SO₂反應能生成氧化鎂與單質硫，反應方程式為：2Mg+SO₂

△   .

2MgO+S，欲驗證甲、乙、丙三位同學的推測是否正確，可根據反應產物的性質進行檢驗，MgSO₃、MgO、MgS均溶于鹽酸，硫不溶于鹽酸；MgSO₃與鹽酸反應生成二氧化硫能使品紅溶液褪色；若甲同學推測正確，加過量2mol/L鹽酸MgO溶于鹽酸但不生成二氧化硫，硫不溶于鹽酸，現象為固體未完全溶解且品紅溶液不褪色；若乙同學的推測是正確的，加過量2mol/L鹽酸后MgSO₃溶于鹽酸且生成二氧化硫，硫不溶于鹽酸，現象為固體未完全溶解且品紅溶液褪色；若丙同學的推測是正確的，加過量2mol/L鹽酸MgO、MgS溶于鹽酸但不生成二氧化硫，現象為固體完全溶解且品紅溶液不褪色，故答案為：2Mg+SO₂

△   .

2MgO+S；

②

2mol/L 鹽酸至過量； 品紅

固體完全溶解； 品紅溶液褪色；

向反應后所得固體加過量2mol/L鹽酸，固體未完全溶解且品紅溶液不褪色（或反應后固體未完全溶解于鹽酸且無氣體產生）；
（4）設需濃鹽酸的體積為x，
2mol/L×50mL×10^-3×36.5g/mol=1.19g/mL×x×36.5%，解得x=8.4mL，配制時應選用量筒的規格應稍大于8.4mL，故應選10mL的量筒，故答案為：10mL．

點評：本題以信息為載體，考查了學生分析問題的能力，難度較大，會從教材中找出問題原型，對信息進行遷移來解決問題．