- 二氧化硫的性质
- 共1978题
安徽省从2013年12月1日零时起，车用汽油升级为“国Ⅳ”标准，对二氧化硫的排放有了大大的改善。已知SO2可以用Fe( NO3)3溶液吸收， 0．1mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH＝2。某学习小组据此展开如下相关探究：
【探究I】铜与浓硫酸的反应探究：
(l)取12．8g铜片于三颈烧瓶中，通N2一段时间后再加入20 mL 18 mol•L-1的浓硫酸，加热。装置A中有白雾（硫酸酸雾）生成，装置B中产生白色沉淀，充分反应后,烧瓶中仍有铜片剩余。
①该小组同学认为烧瓶中除有铜片剩余外还应有较多的硫酸剩余，其原因是： ___________________ 。
②该小组同学欲通过测定产生气体的量来求余酸的物质的量，设计了多种实验方案。下列方案不可行的是______ 。
A．将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重
B．将产生的气体缓缓通入足量硫酸酸化的高锰酸钾溶液后，再加入足量的BaCl2溶液，测量所得沉淀的质量
C．用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况）
【探究II】装置B中产生沉淀的原因探究：
（2）加入浓硫酸之前先通N2一段时间，其目的是____ 。
（3）经过讨论，该小组对装置B中产生沉淀的原因，提出下列猜想(不考虑各因素的叠加）：
猜想1: 装置A中的白雾进入B参与反应
猜想2：SO2被Fe3+氧化为SO42-
猜想3： 。
（4）甲同学认为只要在装置A、B间增加洗气瓶C，就可以排除装置A中白雾影响，则C中盛放的试剂是 。
（5）乙同学取出少量装置B中清液，加入几滴酸性高锰酸钾，发现紫红色褪去，据此认为猜想2成立。你是否同意其结论？并说明理由： 。
【思考与交流】
（6）实验结束后，若使烧瓶中铜片继续溶解，下列方案(必要时可加热）可行的是 。
A．打开弹簧夹，通入O2 B．由分液漏斗加入H2O2溶液
C．由分液漏斗加入NaNO3溶液 D．由分液漏斗加入Na2SO4溶液
正确答案
（1）①随着反应进行，硫酸变稀，与铜片不反应 ②A B
（2）排除空气的干扰
（3）酸性条件下，SO2被NO3-氧化为SO42-
（4）NaHSO3饱和溶液
（5）不同意；溶解的SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
（6）A B C
试题分析：（1）①Cu只与浓硫酸发生反应。随着反应的进行硫酸变为稀硫酸，就与铜片不反应。所以烧瓶中除有铜片剩余外还应有较多的硫酸剩余。②A．发生在加热条件下进行。所以产生的气体除了有SO2外，还有水蒸汽，因此缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重称量的质量是SO2和水蒸汽的质量和。无法计算剩余硫酸的质量。错误。B．高锰酸钾能把SO2氧化为硫酸，由于是用硫酸酸化，所以再加入足量的BaCl2溶液，测量所得沉淀是SO2氧化的硫酸和加入的硫酸共同产生的硫酸钡。故不能确定SO2的多少，进而不能确定有多少硫酸没有乘积反应。错误。C．由于SO2不能在饱和NaHSO3溶液中溶解。所以可以用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况）。来确定发生还原反应的硫酸的物质的量，进而可以计算出未参加反应的硫酸的物质的量。正确。选项为AB。（2）加入浓硫酸之前先通N2一段时间，其目的是驱赶装置中的空气，排除空气的干扰。（3）根据题意可知：猜想3是酸性条件下，SO2被NO3-氧化为SO42-。（4）甲同学认为只要在装置A、B间增加洗气瓶C，就可以排除装置A中白雾影响，则C中盛放的试剂应该只吸收SO3但是不溶解或反应消耗SO2，可以是NaHSO3饱和溶液。（5）乙同学取出少量装置B中清液，加入几滴酸性高锰酸钾，发现紫红色褪去，据此认为猜想2成立这种认识是错误的、不同意；因为溶解的SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 （6）A 通入氧气，发生反应：2Cu+ O2
实验室中，用如下图所示装置及所给药品（图中部分夹持仪器已略去）探究工业制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。已知SO3熔点为16．8℃，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略装置内空气中的CO2。
（1）已知0．5molSO2被O2氧化成气态SO3，放出49．15 kJ热量，反应的热化学方程式为 。
（2）根据实验目的，请从上面右图中选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处合适的装置，将其序号填入空格中：装置Ⅰ ，装置Ⅱ ，装置Ⅲ 。
（3）开始进行实验时，首先应进行的操作是 。
（4）加热硬质玻璃管时，若不断升高温度，SO2的转化率会 （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（5）停止通入SO2，熄灭酒精灯后，为使残留在装置中的SO2、SO3被充分吸收，操作方法是 。
（6）实验结束后，若装置Ⅱ增加的质量为b g ,装置Ⅲ增加的质量为a g，则此条件下二氧化硫的转化率是 （用含字母的代数表示）。
正确答案
（1）2SO2（g）+O2（g） 
或 SO2（g）+
（2） B, A, D （3分）
（3）检查装置的气密性（1分）
（4）减小（1分）
（5）继续通入氧气一段时间（1分）
（6）
试题分析：（1）ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中各物质的系数必须与ΔH相对应，如果系数加倍，则ΔH也要加倍。
（2）图中Ⅰ装置的作用一是干燥气体；二是使SO2和O2均匀混合，所以选B、Ⅱ装置的作用是冷却SO3,使其变成液体，所以选A,、Ⅲ装置的作用除去尾气SO2，所以选D （3分）
（3）一般说来，无论采用那种装置制取气体，在成套装置组装完毕装入反应物之前，必须检查装置的气密性，以确保实验的顺利进行。（1分）
（4）因为2SO2（g）+O2（g）
（5）继续通入氧气，可以使残留在装置中的SO2、SO3随着氧气流一起流动，最终全部被NaOH吸收。 （1分）
（6）实验结束后，若装置Ⅱ增加的质量为反应生成的SO3的质量，,装置Ⅲ增加的质量为末反应的SO2的质量，所以根据化学方程式，设反应的SO2质量为x；
2SO2（g）+O2（g）
128 160
x b
x=
所以二氧化硫的转化率为
近年来，酸雨污染较为严重，防治酸雨成了迫在眉睫的问题。
(1)有人提出了一种利用氯碱工业产品处理含二氧化硫废气的方法，流程如下：
(Ⅰ)将含SO2的废气通入电解饱和食盐水后所得到的溶液中，得NaHSO3溶液。
(Ⅱ)将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸。
(Ⅲ)将盐酸加入NaHSO3溶液中，反应所得到的SO2气体回收，生成的NaCl循环利用。
①写出步骤(Ⅰ)反应的化学方程式： 。
②写出步骤(Ⅱ)中电解饱和食盐水的化学方程式： 。
③写出步骤(Ⅲ)反应的离子方程式： 。
(2)还有学者提出利用Fe2＋、Fe3＋等离子的催化作用，常温下将SO2氧化成SO42-而实现SO2的回收利用。某研究性学习小组据此设计了如下方案，在实验室条件下测定转化器中SO2氧化成SO42-的转化率。
①该小组采用下图装置在实验室测定模拟烟气中SO2的体积分数，X溶液可以是 。(填写序号)
②若上述实验是在标准状况下进行的，欲测定转化器中SO2氧化成SO
正确答案
(1)①SO2＋NaOH=NaHSO3
②2NaCl＋2H2O
③HSO3-＋H＋=SO2↑＋H2O
(2)①A、B ②实验时间 加入盐酸酸化的BaCl2溶液后生成沉淀的质量
求解SO2在混合气中的体积分数，需要求出两个量，一个是SO2的体积，一个是混合气的总体积。利用量气装置，可求出吸收SO2后余气的体积；利用洗气瓶中的X溶液，求出SO2的体积。所以对于洗气瓶中的溶液，必须能与SO2反应，且能发生明显的颜色变化，以便确定反应的终点。求解SO2的转化率，应求出SO2气体的总量和生成SO的量。因为在前一问中已求出SO2在混合气中的含量，所以只需确定混合气的总量。利用流速求总量，只需知道通入时间。要求SO2的转化率，只需确定沉淀质量。
测定生成SO3的转化率可以用下图装置，装置中烧瓶内发生的化学反应方程式为：Na2SO3（s）+H2SO4（85%）=Na2SO4+H2O+SO2↑（已知SO3的熔点是16.8oC，沸点是44.8oC）
（1）装置中甲管的作用是__________________。
（2）根据实验需要，应该在I、II、III、IV处连接合适的装置，请从下图A〜E装置中选择最适合装置并将其序号填至下面的空格中，每个装置不重复使用。
I、 II、III、IV处连接的装置分别是 。
（3）为使SO2有较高的转化率，实验中加热催化剂与滴加浓硫酸的顺序中，应采取的操作是____________ ,若用大火加热烧瓶时，SO2的转化率会____________ (填“升高”、“不变”或“降低”)。
（4）有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢，以致后续实验现象不明显，但又不存在气密性问题，请你推测可能的原因（可以不填满）①原因：______ ②原因 ：______ ③原因：______
（5）将SO2通入含1mol氯酸的溶液中，可生成一种强酸和一种氧化物，并有6.02×1023个电子转移，则该反应的化学方程式为
（6）用n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，测得装置IV增重了 mg，则实验中SO2的转化率为 。(用含m、n的代数式填写）
正确答案
（1）让硫酸顺利流下。（意思对，或答保持分液漏斗和烧瓶内压强相等也给分）
（2）BEAC
（3）先加热催化剂再加浓硫酸 降低
（4）①Na2SO3变质（ 分），②浓硫酸的浓度不够（其他合理答案均给分）
（5）SO2+2HClO3=H2SO4+2ClO2
（6）(64n-m)/64n×100％（其他合理答案均给分）
试题分析：（1）橡胶管的作用是平衡压强，使液体顺利流下。（2）生成的二氧化硫气体通过浓硫酸干燥后通过五氧化二矾催化剂发生反应，然后将混合气体通过冰冷凝三氧化硫，二氧化硫被碱石灰吸收。（3）为提高二氧化硫转化率，催化剂应预先加热，使生成的二氧化硫立即与氧气发生反应；若大火加热，二氧化硫反应不完全，转化率低。（4）亚硫酸钠与85%硫酸反应生成二氧化硫，随着反应进行，硫酸浓度变稀，导致后续现象不明显；也可能亚硫酸钠部分变质为硫酸钠导致二氧化硫气体产生缓慢。（5）二氧化硫通过含1molHClO3溶液，转移1mol电子，说明HClO3还原产物为ClO2，所以二氧化硫被氧化为硫酸。（6）nmolNa2SO3与足量浓硫酸生成nmolSO2，装置IV增重mg说明未反应的SO2为m/64mol，所以二氧化硫转化率为(64n-m)/64n。
点评：本题实验原理是二氧化硫与氧气催化氧化生成三氧化硫，二氧化硫由亚硫酸钠与浓硫酸反应得到，最好再增加一个提供氧气的装置更好，因系统中氧气毕竟有限。
某化学小组进行Na2SO3的性质实验探究。
（1）在白色点滴板的a、b、c三个凹槽中滴有Na2SO3溶液，再分别滴加下图所示的试剂：
实验现象如下表：
根据实验现象进行分析：
① a中实验现象证明Na2SO3具有 性。
② b中发生反应的离子方程式是 。
③ 应用化学平衡原理解释c中现象（用化学用语及简单文字表述） 。
（2）在用NaOH 溶液吸收SO2的过程中，往往得到Na2SO3和NaHSO3的混合溶液，溶液pH 随n(SO32-):n(HSO3-) 变化关系如下表：
① 当吸收液中n(SO32-):n(HSO3-) ="10:1" 时，溶液中离子浓度关系正确的是 （填字母）。
A．c(Na+) +c(H+) = 2c(SO32-) +c(HSO3-) + c(OH-)
B．c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(OH-)>c(H+)
C．c(Na+) > c(SO32-) > c(HSO3-) > c(OH-)>c(H+)
②若n(SO32-):n(HSO3-) = 3:2，则0.8 mol NaOH溶液吸收了标准状况下的SO2 L。
正确答案
（10分）
（1）①还原性 （2分）
②SO32-+2S2-+6H+=" 3S↓+3" H2O （2分）
③在Na2SO3溶液中，SO32-水解显碱性：SO32-+H2O
（2）①AC （2分）
②11.2 （2分）
试题分析：（1）①SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，SO2中S化合价升高，被氧化，显还原性，答案：还原性 （2分）
②酸性条件下，+4价的S和-2价的S反应，生成0价的S,故有淡黄色沉淀，答案：SO32-+2S2-+6H+=" 3S↓+3" H2O （2分）
③SO32―是弱酸根离子，水解后呈碱性，加Ba2＋水解平衡被破坏；答案：在Na2SO3溶液中，SO32-水解显碱性：SO32-+H2O
（2）①A正确，溶液中存在电荷守恒，B不正确，c(SO32-) > c(HSO3-)，C、正确，n(SO32—)： n(HSO3—)= 91：9时，pH=8.2，溶液呈碱性，c(Na+) > c(SO32-) > c(HSO3-) > c(OH-)>c(H+)，正确。故答案：AC （2分）
②若n(SO32-):n(HSO3-) = 3:2，则0.8 mol NaOH溶液吸收了标准状况下的SO2的体积，令n(SO32-)=3x，则由Na＋ 守恒得：3x×2＋2x=0.8mol,x=0.1mol,n(SO2)=0.5mol,v(SO2 )=0.5mol×22.4l·mol-1=11.2L,答案：11.2 （2分）
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