Question

14．某學習小組在實驗室研究SO₂與Ba（NO₃）₂溶液的反應：
實驗：向盛有2mL 0.1mol/L Ba（NO₃）₂溶液的試管中，緩慢通入SO₂氣體，試管內有白色沉淀產生，液面上方略顯淺棕色．
探究1：白色沉淀產生的原因．
（1）白色沉淀是BaSO₄．
（2）分析白色沉淀產生的原因，甲同學認為是NO₃^-氧化了SO₂，乙同學認為是溶液中溶解的O₂氧化了SO₂．
①支持甲同學觀點的實驗證據是液面上方略顯淺棕色．
②依據甲的推斷，請寫出Ba（NO₃）₂溶液與SO₂反應的離子方程式3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4H⁺．
③乙同學通過下列實驗證明了自己的推測正確，請完成實驗方案：

實驗操作	實驗現象
向2mL 0.1mol/LBaCl2 溶液（填化學式）中通入SO2	試管內有白色沉淀產生

探究2：在氧化SO₂的過程中，NO₃^-和O₂哪種微粒起到了主要作用．

實驗操作	實驗數據
向燒杯中加入煮沸了的0.1mol/L的BaCl2溶液25mL，再加入25mL植物油，冷卻至室溫，用pH傳感器測定溶液pH隨時間（t）的變化曲線	圖1：向BaCl2（無氧）溶液中通入SO2
向燒杯中分別加入25mL 0.1mol/L的BaCl2溶液、Ba（NO3）2溶液，通入SO2，用pH傳感器分別測定溶液pH隨時間（t）變化的曲線．	圖2：分別向BaCl2、Ba（NO3）2溶液中通入SO2

（3）圖1，在無氧條件下，BaCl₂溶液pH下降的原因是SO₂+H₂O?H₂SO₃，H₂SO₃?HSO₃^-+H⁺．
（4）圖2，BaCl₂溶液中發生反應的離子方程式為2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺．
（5）依據上述圖象你得出的結論是在氧化SO₂的過程中，O₂起了主要作用．

Answer 1

分析 （1）SO₂與Ba（NO₃）₂溶液的反應，根據元素守恒可知，白色沉淀應為BaSO₄；
（2）①NO₃^-氧化了SO₂，則硝酸根被還原成一氧化氮，一氧化氮可以再被氧化成二氧化氮，使得液面上方略顯淺棕色；
②Ba（NO₃）₂溶液與SO₂反應生成硫酸鋇和一氧化氮，根據元素守恒和電荷守恒書寫離子方程式；
③乙同學要證明了自己的推測正確，應使用鋇鹽且陰離子不能氧化二氧化硫，這樣才可以做對比；
（3）二氧化硫溶于水生成亞硫酸，亞硫酸會使溶pH值下降；
（4）圖2，BaCl₂溶液中通入二氧化硫，與圖1相比酸性明顯增加，說明氧氣參加了反應，生成了硫酸鋇和鹽酸；
（5）在BaCl₂溶液中起氧化作用的是O₂，在Ba（NO₃）₂溶液中起氧化作用的是O₂和NO₃^-，而圖2中，分別向BaCl₂、Ba（NO₃）₂溶液中通入SO₂，pH變化趨勢、幅度接近．

解答 解：（1）SO₂與Ba（NO₃）₂溶液的反應，根據元素守恒可知，白色沉淀應為BaSO₄，故答案為：BaSO₄；
（2）①NO₃^-氧化了SO₂，則硝酸根被還原成一氧化氮，一氧化氮可以再被氧化成二氧化氮，使得液面上方略顯淺棕色，所以支持甲同學觀點的實驗證據是液面上方略顯淺棕色，
故答案為：液面上方略顯淺棕色；
②Ba（NO₃）₂溶液與SO₂反應生成硫酸鋇和一氧化氮，反應的離子方程式為3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4H⁺，
故答案為：3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4H⁺；
③乙同學要證明了自己的推測正確，應使用鋇鹽且陰離子不能氧化二氧化硫，這樣才可以做對比，所以所用試劑為0.1mol/LBaCl₂溶液，可以看到有白色沉淀出現，
故答案為：BaCl₂；試管內有白色沉淀產生；
（3）在無氧條件下，二氧化硫溶于水生成亞硫酸，亞硫酸會使溶pH值下降，反應的方程式為SO₂+H₂O?H₂SO₃，H₂SO₃?HSO₃^-+H⁺，
故答案為：SO₂+H₂O?H₂SO₃，H₂SO₃?HSO₃^-+H⁺；
（4）圖2，BaCl₂溶液中通入二氧化硫，與圖1相比酸性明顯增加，說明氧氣參加了反應，生成了硫酸鋇和鹽酸，反應的離子方程式為2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺，
故答案為：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺；
（5）比較圖1和圖2可知，在氧化SO₂的過程中，O₂起了主要作用，因為在BaCl₂溶液中起氧化作用的是O₂，在Ba（NO₃）₂溶液中起氧化作用的是O₂和NO₃^-，而圖2中，分別向BaCl₂、Ba（NO₃）₂溶液中通入SO₂，pH變化趨勢、幅度接近，
故答案為：在氧化SO₂的過程中，O₂起了主要作用．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計，題目難度中等，明確實驗目的及實驗原理為解答關鍵，試題充分考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力，注意掌握物質性質實驗方案的設計與評價原則．