Question

5．（1）某校研究性學習小組同學用如圖1所示實驗時發現BaCl₂溶液中出現白色沉淀，且白色沉淀不溶于鹽酸．二氧化硫通入氯化鋇溶液中理論上不產生沉淀，實際因受到空氣和溶液中氧氣的影響而產生沉淀．
①寫出加熱時試管中發生反應的化學方程式Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②用離子方程式表示生成該白色沉淀的原因：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺．

（2）為了避免產生沉淀，某化學小組設計了如圖2所示的實驗裝置．請回答下列問題：
①檢查裝置A氣密性的方法是關閉活塞，向長頸漏斗中加水，直至形成一段水柱，和試管內液面產生高度差，一段時間內高度差不變化，說明氣密性良好；
②裝置B中反應開始前，應進行的操作是檢驗D裝置中導管冒出的氫氣純度；
③裝置C中苯的作用是將BaCl₂溶液與空氣隔離，防止H₂SO₃被氧化全；
④裝置B中反應結束后，需再打開裝置A中活塞，將產生的氫氣導入后續裝置一段時間，目的是趕盡裝置中的SO₂使其被D中NaOH溶液吸收，防止污染空氣；
⑤一同學取實驗后的C中溶液少許，滴加一種無色溶液，也產生不溶于鹽酸的白色沉淀，滴加的試劑不可能是下列物質中的ABD，
A、NaOH溶液　　　　B、新制氯水　　　　C、H₂O₂溶液      D、酸性KMnO₄溶液
⑥若D中NaOH溶液恰好完全反應生成NaHSO₄溶液，寫出該溶液中的平衡方程式H₂O?H+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，該溶液呈酸性，則溶液中離子濃度大小順序為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）①加熱條件下，Cu和濃硫酸發生氧化還原反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②二氧化硫、氧氣、水和鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀和稀硫酸；
（2）①利用壓強差檢驗裝置的氣密性；
②B中充入氫氣的目的是排出氧氣對二氧化硫的干擾，所以裝置B中反應開始前要檢驗氫氣純度；
③苯能隔絕氯化鋇溶液和空氣接觸；
④二氧化硫有毒，用氫氣將裝置中二氧化硫排盡；
⑤滴加無色溶液，所以要排除有色溶液，二氧化硫具有還原性，能被強氧化性物質氧化生成硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀；
⑥NaHSO₃溶液存在H₂O的電離、NaHSO₃的電離和水解三個平衡；溶液顯酸性，電離大于水解，亞硫酸氫根離子水解和電離程度都較小，鈉離子不水解，據此判斷離子濃度大小．

解答 解：（1）①加熱條件下，Cu和濃硫酸發生氧化還原反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②亞硫酸鋇能溶于稀鹽酸，所以生成的沉淀只能是硫酸鋇，二氧化硫、氧氣、水和鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀和稀硫酸，離子方程式為2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺，
故答案為：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺；
（2）①利用壓強差檢驗裝置的氣密性，其檢驗方法是關閉活塞，向長頸漏斗中加水，直至形成一段水柱，和試管內液面產生高度差，一段時間內高度差不變化，說明氣密性良好，
故答案為：關閉活塞，向長頸漏斗中加水，直至形成一段水柱，和試管內液面產生高度差，一段時間內高度差不變化，說明氣密性良好；
②二氧化硫在水溶液中易被氧氣氧化生成硫酸，所以B中充入氫氣的目的是排出氧氣對二氧化硫的干擾，則裝置B中反應開始前要檢驗氫氣純度，
故答案為：檢驗D裝置中導管冒出的氫氣純度；
③苯密度比水小，在氯化鋇溶液的上層，可以起到隔離空氣的作用，故答案為：將BaCl₂溶液與空氣隔離，防止H₂SO₃被氧化；
④二氧化硫有毒，為了防止造成污染，在實驗結束時要再次打開活塞，將產生的氫氣導入后續裝置一段時間，讓SO₂全部被氫氧化鈉吸收以防止污染，
故答案為：趕盡裝置中的SO₂使其被D中NaOH溶液吸收，防止污染空氣；
⑤從實驗結果看，應該加入的是具有氧化性的溶液，又因該溶液為無色，故為H₂O₂溶液，故選ABD；
⑥NaHSO₃溶液存在H₂O的電離、NaHSO₃的電離和水解三個平衡，平衡方程式為H₂O?H+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-；
溶液顯酸性，則c（H⁺）＞c（OH^-），電離大于水解，且水還電離出氫離子，鈉離子不水解，亞硫酸氫根離子電離和水解程度都較小，所以溶液中離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案為：H₂O?H+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-；c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

點評 本題考查性質實驗方案評價，側重考查學生分析、判斷及基本操作能力，明確實驗原理及物質性質是解本題關鍵，知道流程圖中各個儀器作用及實驗目的，難點是離子濃度大小比較，題目難度中等．