- 二氧化硫的性质
- 共1978题
(15分)某学校课外活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应,提出了“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少?”的探究课题,并设计了如下方案进行实验:实验试剂:18mol/L硫酸20mL,纯铜粉足量,足量2mol/LNaOH溶液。
请根据实验回答问题:
(1)首先根据下图所示,组装实验装置,并在加入试剂前先进行 操作。
(2)烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是
(填化学式),利用倒置的漏斗而不是将导气管直接伸入烧杯中的目的是: 。
(3)加热烧瓶20分钟,烧瓶中发生反应的化学方程式是: 。待烧瓶中反应基本结束,撤去酒精灯,利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气,以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的 (填仪器名称)起到了确保硫酸溶液体积保持不变的作用。
(4)将充分反应后的烧杯取下,向其中加入足量的双氧水,再加入足量的BaCl2溶液,再进行 、 、 后称量固体的质量为13.98g,请计算能与铜反应的硫酸的最低浓度是 。
(5)有同学提出在上面⑷中可以不必加入双氧水,直接进行后面的实验,也能得到准确的数据,请结合你的理解分析 (填“需要”或“不需要”)加入双氧水,说明原因: 。
正确答案
⑴检验装置气密性 (1分) ⑵SO2 (1分) 防倒吸(1分) ⑶Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ( 2分) 长导管(1分)
⑷过滤、洗涤、干燥 (共3分) 12mol/L ( 2分)
⑸需要 ( 2分) 原因:在烧杯中生成的Na2SO3可能被部分氧化为Na2SO4,如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量,从而使实验结果错误。(2分)
(1)组装装置之后,不能立即装入试剂,二应该是首先检验装置气密性。
(2)SO2属于大气污染物,需要尾气处理。由于SO2易溶于水,如果导管口直接插入溶液中,容易导致液体倒流,所以倒置的漏斗起防倒吸作用。
(3)在加热的条件下,浓硫酸能氧化单质铜,方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。再加热的条件下,水蒸气易挥发,所以利用长导管,起冷凝回流作用。
(4)加入双氧水是氧化亚硫酸钠的。加入氯化钡能产生硫酸钡沉淀,所以需要通过过滤、洗涤、干燥操作。硫酸钡是13.98g,物质的量是13.98g÷233g/mol=0.06mol,则参加反应的硫酸0.12mol,所以剩余硫酸是18mol/L×0.02L-0.12mol=0.24mol,浓度是0.24mol÷0.02L=12mol/L。即能与铜反应的硫酸的最低浓度是12mol/L。
(5)由于亚硫酸钠不稳定,易被氧化生成硫酸钠,所以如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量,从而使实验结果错误,因此必须加入双氧水。
(14分)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
略
(16分)测定化成SO3的转化率可以用题27—1图装置,装置中烧瓶内发生的化学反应方程式为:
(已知S03的熔点是沸点是
)
(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,请从题27〜2图A〜E装置中选择最适合装置并将其序号填放下面的空格中。
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fi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,并有个电子转移,则该反应的化学方程式为__________________
(6)用粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2 —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
略
(12分)为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某小组进行了以下探究活动:
【探究一】称取铁钉(碳素钢)12.0 g放入30.0 mL浓硫酸中,加热充分反应后得到溶液X,并收集到气体Y。
(1)甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中是否含有Fe2+,应选择加入的试剂为________(选填序号)
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液
c.浓氨水 d.酸性KMnO4溶液
(2)乙同学取672mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为___________。
【探究二】分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和CO2气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(3)写出产生CO2的化学方程式______________________________________
(4)装置A中试剂的作用是_____________________装置G的作用是
(5)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象___________________________。
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是_________________________。
正确答案
(1)d(1分) (2)66.7%(1分)
(3)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O(2分)
(4)除去混合气体中的SO2(2分)、防止空气中的水蒸气进入装置F。(2分)
(5)B中品红溶液不褪色,C中石灰水变浑浊。(2分)
(6)E中黑色固体变红色,F中无水硫酸铜由白色变蓝色。(2分)
Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中是否含有Fe2+,加入氧化剂再检验。
SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4,硫酸钡的质量为4.66 g,n(SO2)=n(BaSO4)=0.02mol
Y中SO2的体积分数为66.7%, C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O(2分)确认气体Y中含有CO2的实验现象要先除去SO2,再检验CO2,SO2用品红溶液,CO2用纯净的石灰水检验。
如图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物。产物J是含金属元素A的白色胶状沉淀,I为NaCl溶液,D是淡黄色固体单质。试填写下列空白。
(1)框图中所列物质中属于非电解质的物质的化学式是 。
(2)用电子式表示出H的形成过程 。
(3)将E的水溶液蒸干并灼烧得到的固体物质的化学式为 。
(4)F的水溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
(5)F的水溶液显碱性的原因: (用离子方程式表示)。
(6)E与F在L中反应的离子方程式为 。
(7)H和G之间反应的化学方程式为 。
正确答案
(1)SO2
(2)
(3)Al2O3
(4)c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
(5)S2-+H2OHS-+OH-
(6)2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑
(7)2H2S+SO2=3S↓+2H2O
根据J是含金属元素A的白色胶状沉淀,可推断出A是Al,J是Al(OH)3;根据D是淡黄色固体单质,可推断出D为S。从图示转化关系知,E是含铝的化合物,F是含硫的化合物,结合I为NaCl溶液,可以推断出E是AlCl3、F是Na2S、L是H2O,则B 为Cl2,C为Na。G是SO2,结合SO2的性质及G与H的反应,可推断出H是H2S。(1)框图中只有SO2为非电解质。(3)AlCl3蒸干时水解得到Al(OH)3,灼烧最终得到Al2O3。(4)Na2S溶液中由于S2-水解溶液显碱性,离子浓度大小为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)。(5)S2-水解的离子方程式为S2-+H2OHS-+OH-。(6)Al3+与S2-发生相互促进的水解反应:2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑。(7)该反应为硫元素的归中反应:2H2S+SO2=3S↓+2H2O。
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