Question

13．（1）某化學探究小組欲對SO₂的化學性質進行如下探究，請你幫助他完成實驗報告．

物質	類別	化學性 質預測	實驗驗證
			實驗操作	實驗現象	實質（用離子 方程式表示）
二氧 化硫	酸性 氧化物	與水 反應	將盛滿SO2氣體的試管倒立在水中，并測定試管中溶液的pH	①	SO2+H2O ?H2SO3
		與堿 反應	②	出現白 色沉淀	③

（2）該探究小組還根據SO₂中S元素的化合價，預   測并通過實驗探究SO₂的其他性質．探究過程中選用的實驗藥品有：濃硫酸、亞硫酸鈉固體、Na₂S溶液、酸性高錳酸鉀溶液、品紅溶液等．探究過程的實驗裝置圖如圖所示，請回答下列問題．
①請你完成下列表格．

裝置	藥品	作用
A		驗證二氧化硫的還原性
B
C	品紅溶液

②A中發生反應的離子方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
③實驗時C中的實驗現象是品紅溶液褪色．
④D裝置的作用是防倒吸．E是尾氣處理裝置，有人認為E裝置中可以加入足量的Ba（NO₃）₂溶液，你認為是否合理，請結合離子方程式加以說明：不合理，因為發生的反應為3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，生成的NO仍然對環境有污染．

Answer 1

分析 （1）①二氧化硫溶于水且和水反應生成亞硫酸，導致試管內氣體的壓強變小，試管中水面上升；亞硫酸是酸，所以其水溶液的PH小于7；
②驗證二氧化硫與堿反應時，由于題目要求“出現白色沉淀”，因此不能用NaOH、KOH等堿溶液，必須用Ba（OH）₂或Ca（OH）₂等堿溶液；
③二氧化硫和Ba（OH）₂或Ca（OH）₂等堿溶液反應生成CaSO₃或BaSO₃沉淀；
（2）二氧化硫中硫元素的化合價是+4價，屬于中間價態，預測其既有氧化性又有還原性，和氧化劑反應表現為還原性；和還原劑反應表現為氧化性；根據所提供的藥品，驗證二氧化硫的還原性，可選擇具有強氧化性的酸性高錳酸鉀溶液．品紅溶液顯然是驗證二氧化硫的漂白性，現象是品紅溶液褪色．具有還原性的Na₂S判斷SO₂具有氧化性．二氧化硫的水溶液呈酸性，在酸性環境中NO₃^-可將溶液中+4價的S氧化為SO₄^2-并生成BaSO₄沉淀，同時NO₃^-被還原為NO，帶來新的污染．

解答 解：（1）①二氧化硫在水中的溶解度較大，且二氧化硫和水反應生成亞硫酸，導致試管內氣體的壓強變小，試管中水面上升；亞硫酸是酸，所以其水溶液的PH小于7；
②驗證二氧化硫與堿反應時，由于題目要求“出現白色沉淀”，因此不能用NaOH、KOH等堿溶液，必須用Ba（OH）₂或Ca（OH）₂等堿溶液；
③將SO₂氣體通入澄清石灰水中；SO₂+Ca²⁺+2OH^-=CaSO₃↓+H₂O，將SO₂氣體通入Ba（OH）₂中；SO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₃↓+H₂O，
故答案為：①試管中液面上升，溶液pH＜7；②將二氧化硫氣體通入足量澄清石灰水[或Ba（OH）₂溶液]中；③SO₂+Ca²⁺+2OH^-=CaSO₃↓+H₂O（或SO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₃↓+H₂O）；
（2）①二氧化硫中硫元素的化合價是+4價，屬于中間價態，預測其既有氧化性又有還原性，高錳酸鉀有強氧化性，如果二氧化硫能使高錳酸鉀褪色，驗證二氧化硫有還原性，硫化鈉有還原性，如果二氧化硫和硫化鈉反應，驗證二氧化硫有氧化性，二氧化硫能使品紅溶液褪色，驗證二氧化硫的漂白性，
故答案為：

裝置	藥品	作用
A	酸性高錳酸鉀溶液
B	Na2S溶液	驗證二氧化硫的氧化性
C		驗證二氧化硫的漂白性

②二氧化硫有還原性，高錳酸鉀有氧化性，二氧化硫和高錳酸鉀能發生氧化還原反應，離子方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
③通入SO₂氣體，品紅溶液褪色，故答案為：品紅溶液褪色；
④D兩端都是短管，所以能防倒吸；E是尾氣處理裝置，有人認為E裝置中可以加入足量的Ba（NO₃）₂溶液，3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，生成的NO仍然對環境有污染，起不到尾氣處理作用，所以不合理，
故答案為：防倒吸；不合理，因為發生的反應為3Ba²⁺+2NO₃^-+3SO₂+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，生成的NO仍然對環境有污染．

點評 本題主要考查了探究SO₂的化學性質實驗操作，掌握實驗的原理及二氧化硫的性質是解題的關鍵，題目難度中等．