- 硫和氮的氧化物
- 共10865题
硫铁矿又称黄铁矿(主要成分FeS2,杂质不含硫元素),是地壳中分布最广的硫化物。因其浅黄的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称“愚人金”。
工业上硫铁矿主要用于接触法制造硫酸,其反应原理为:
①FeS2与O2高温下反应生成SO2;
②SO2在催化剂作用下与O2反应生成SO3;
③SO3与H2O反应生成H2SO4.
(1)若1.00吨 SO2与O2的混合气体中含SO2 0.40吨,在一定条件下发生反应②,有80%的SO2发生转化,则反应后混合气体中SO3的质量分数是_________。
(2)现用80吨硫铁矿制硫酸,最后生产出100吨98%的硫酸。若反应过程中硫元素的损失率为5%,则硫铁矿中FeS2的质量分数为__________________。
(3)在浓硫酸中继续溶解SO3后所形成的液体称发烟硫酸,其浓度通常以游离的SO3含量来表示,如20%的发烟硫酸即表示在硫酸中含有20%的SO3。现有1L含SO330%的发烟硫酸(密度为1.95g/cm3),要把它稀释成质量分数为95%的浓硫酸,需加水约多少?(写出计算过程)
(4)已知:850℃~900℃时,硫铁矿在氧气中煅烧,可能发生下列反应:
①3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2
②4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
为使FeS2煅烧完全生成Fe2O3,工业上使用过量氧气,当氧气过量20%时,求所得炉气中SO2的体积分数。(写出计算过程)
57.将480 g纯净的FeS2在氧气中完全反应,若所得固体中n(Fe)∶n(O)=4∶a,此时消耗氧气b mol,试写出b与a的关系式_______________________。
正确答案
(1)0.4或40%40%
(2)78.9%
(3)241.2g
(4)78.4%
57.b=0.5a+8
试题分析:(1)2SO2+O22SO3。n(SO2)——n(SO3). 发生反应的SO2质量m(SO2)= 0.40吨×80%=0.32吨,则产生的SO3的质量为80/64×0.32吨=0.4吨。故反应后混合气体中SO3的质量分数是0.4÷1×100%=0.4或40%。
(2)根据元素守恒可知关系式为FeS2——2SO2——2SO3——2H2SO4。1mol FeS2可制取2mol H2SO4.即120吨FeS2若完全转化可制取196吨纯净的硫酸。假设的硫铁矿中FeS2的质量分数为X,则可列比例式120:( 2×98) =80×X(1-5%):( 100×98%).解得X=78.9%。
(3)现有1L含SO330%的发烟硫酸(密度为1.95g/cm3),要把它稀释成质量分数为95%的浓硫酸,需加水约多少?m(溶液)= 1.95g/cm3×1000ml ="1950g" .m(SO3)= 1.95g/cm3×1000ml×30%=1950g="585" g.由SO3产生的硫酸质量为585 g×98/80=716.6g. m(H2SO4)= 1.95g/cm3×1000ml×(1-30%)=1365g假设1L含SO330%的发烟硫酸(密度为1.95g/cm3),要把它稀释成质量分数为95%的浓硫酸,需加水质量为Y,则(1950g+Y) × 95%=716.6g+1365g.解得Y=241.2g。
(4)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 假设反应产生8摩尔的SO2,则理论上需要11摩尔的O2。由于氧气过量20%,所以实际通入的氧气的物质的量为11×120%mol =13.2mol.过量的氧气为2.2mol.在同温同压下,对于气体来说气体的体积比就是它们的物质的量的比。故所得炉气中SO2的体积分数8÷(8+2.2)×100%=78.4%。
57.在FeS2中n(Fe):n(S)=1:2。480g FeS2的物质的量为480g÷120g/mol=4mol.n(SO2)=8mol.n(Fe)=4mol。在所得固体中n(Fe)∶n(O)=4∶a, n(Fe)=4mol所以在固体中的氧原子的物质的量为amol.在氧化的过程中共消耗的氧气的物质的量为b=0.5a+8。
某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按下图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是___________,其中发生反应的化学方程式为_____________________________________________;
(2)实验过程中,装置B、C中发生的现象分别是___________、_____________,这些现象分别说明SO2具有的性质是_________和___________;配平下面离子方程式:
□SO2+□+□H2O=□
+□
+□H+;
(3)装置D的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象______________________;
(4)尾气可采用____________________溶液吸收。
正确答案
(1)蒸馏烧瓶;Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)溶液由紫红色变为无色;无色溶液中出现黄色浑浊;还原性;氧化性;5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+
(3)品红溶液褪色后,关闭分液漏斗的旋塞,点燃酒精灯加热,溶液恢复为红色
(4)NaOH
试题分析:(1)根据实验装置图,盛放亚硫酸钠的仪器是圆底烧瓶;Na2SO4与浓硫酸反应生成SO2气体、Na2SO4、和H2O,进而可得化学方程式。
(2)二氧化硫中硫元素是+4价,是中间价态,既有还原性,又有氧化性,酸性高锰酸钾有强氧化性,能氧化二氧化硫中+4价的硫,所以二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液氧化而褪色,同时说明二氧化硫有还原性;硫化氢中的硫为-2价,与二氧化硫作用,二氧化硫表现为氧化性,被还原成0价的硫;由化合价升降法可配平离子方程式,Mn元素降低5价,S元素升高2价,求出最小公倍数,进行配平。
(3)二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色,但加热褪色后的品红溶液,溶液的颜色能复原。
(4)SO2有毒,能造成污染,所以用NaOH溶液吸收。
(12分)根据下图回答问题:
(1)写出浓H2SO4和木炭粉在加热条件下反应的化学方程式 。
(2)若用图中的装置检验上述反应的全部产物,完成下列各题:
A中加入的试剂是 ,作用是
B中加入的试剂是 ,作用是
C中加入的试剂是 ,作用是
D中加入的试剂是 ,作用是
(3)实验时,C中应观察到的现象是:
正确答案
(1)2H2SO4(浓)+C2H2O+CO2↑+2SO2↑(2分)
(2)A无水硫酸铜 检验H2O
B品红溶液 检验SO2
C酸性KMnO4溶液 吸收SO2
D澄清石灰水 检验CO2 (每空1分)
(3)酸性高锰酸钾溶液的颜色不褪尽(或不褪色,或不褪成无色)(2分)
(2)首先明确实验目的:检验上述反应的产物(H2O、CO2、SO2);
然后确定检验时所需试剂:通常H2O用无水CuSO4白色粉末检验(因两者反应会生成蓝色晶体:CuSO4·5H2O);CO2用澄清石灰水检验(因两者反应会生成CaCO3白色沉淀),SO2用品红溶液检验(因SO2有漂白性,能使品红褪色),
其次,明确三者的检验顺序:应先检验H2O(因检验CO2、SO2时都要用到水溶液,会带入水蒸气,则干扰产物中水的检验),再检验SO2(因SO2也能澄清石灰水变浑浊,故在检验CO2前排除SO2),最后检验CO2;
所以:A中盛放无水CuSO4白色粉末,作用:检验产物水,现象:变蓝
B中盛放品红溶液,作用:检验SO2,现象:褪色
C中盛放酸性KMnO4,作用:利用氧化还原反应除去SO2
D中盛放澄清石灰水,作用:检验CO2,现象:出现白色浑浊
(3)因SO2会干扰CO2的检验,故在C中要除尽SO2,则要求有足量的酸性KMnO4溶液,故现象为:酸性高锰酸钾溶液的颜色不褪尽(或不褪色,或不褪成无色)
(13分)为测定Na2CO3与Na2SO3混合物中各组分的含量,取样品22.3g以下图所示装置进行实验。(铁架台、铁夹等仪器未在图中画出)
(1)将仪器连接好以后,必须进行的第一步操作是 。
(2)此实验还必须用到的最重要的仪器是 。
(3)已知仪器C中装有品红溶液,其作用是 。
(4)实验室中备有以下常用试剂:a.浓硫酸 b.品红溶液 c.酸性高锰酸钾溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液 e.氢氧化钠溶液 f.无水硫酸铜 g.碱石灰 h.五氧化二磷i.无水氧化钙
请将下列容器中应盛放的试剂序号填入相应空格:
B中 ,D中 。
实验过程中,当仪器A的固体反应完全后,需打开活塞K,向A中通入大量的空气。这样做的目的是 。所通空气应先经过氢氧化钠溶液处理,否则可能引起Na2SO3含量的测量结果比实际值________(填“偏高”、“偏低”或“没影响”)。
(5)若仪器E在试验完成时增重4.4g,则Na2CO3与Na2SO3的物质的量之比为 。
正确答案
(13分)
(1)检查装置的气密性(1分) (2)托盘天平(2分)
(3)检验SO2是否除尽(2分)
(4)ca(2分)使ABCD各仪器中残留的CO2进入E被充分吸收(2分)偏低(2分)
(5)1:1(2分)
略
根据要求完成下列实验。(a、b 为弹簧夹,其他装置略去)
(一)验证酸性的相对强弱:碳酸>苯酚。(已知酸性:亚硫酸 >碳酸)
(1)铜与浓硫酸反应的化学方程式是_________________________________________,
装置A中的足量的试剂是 。
(2)连接仪器、 、加药品后,打开a关闭 b,然后滴入浓硫酸,加热。能说明碳酸的酸性比苯酚酸性强的实验现象是:____________________________。
(二)验证SO2具有氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
(3)打开b,关闭a。能验证SO2具有氧化性的化学方程式是_______________________。
(4)若过量的SO2通入NaOH溶液中,其化学方程式是:____________________________。
(5)BaCl2溶液中无任何现象,将其分成两份,分别滴加氨水和氯水,均产生白色沉淀,沉淀化学式分别是__________________,_________________。
(6)写出其中SO2显示还原性并生成白色沉淀的总的离子方程式___________________________________________________________。
正确答案
(1)(2分)
酸性高锰酸钾溶液或品红溶液(1分 合理给分)
(2)检验装置的气密性(1分)A中的酸性高锰酸钾溶液(或品红溶液)不褪色,苯酚钠溶液变浑浊。(1分)
(3)2H2S+SO2→3S↓+2H2O(2分)
(4)SO2+NaOH→NaHCO3(1分)
(5)BaSO3,BaSO4(2分)
(6)Ba2++SO2+Cl2+2H2O→BaSO4↓+4H++2Cl-(2分)
试题分析:(1)铜与浓硫酸反应的化学方程式是,装置A的作用是除去二氧化硫,防止干扰二氧化硫与苯酚钠的反应,可以利用强氧化性物质如:装置A中的足量的试剂是酸性高锰酸钾溶液或品红溶液。
(2)装置A中反应制备气体,在加入药品之前需要检验装置的气密性。利用强酸制备弱酸,A中KMnO4溶液没有完全褪色,盛有苯酚钠溶液的试管中出现白色沉淀即可说明。
(3)要验证SO2具有氧化性化合价要降低,则发生2H2S+SO2=3S↓+2H2O这个反应。
(4)若过量的SO2通入NaOH溶液中,酸过量生成酸式盐,其化学方程式是:SO2+NaOH=NaHCO3。
(5)应后的BaCl2溶液中含有亚硫酸,亚硫酸被氯水氧化物硫酸,硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡,亚硫酸与氨水反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵与氯化钡反应生成硫酸钡,故都产生白色沉淀,故答案为:两份溶液中均有白色沉淀生成;
(6)二氧化硫被氯水氧化为硫酸,反应中二氧化硫表现还原性,同时与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,故反应离子方程式为:Ba2++SO2+Cl2+2H2O=BaSO4↓+4H++2Cl-,故答案为:Ba2++SO2+Cl2+2H2O=BaSO4↓+4H++2Cl-。
无水氯化铝是一种重要的化工原料,利用明矾石制备无水氯化铝的流程如下:
(1)验证焙烧炉产生的气体含有的方法是________________________________。
(2)吸收焙烧炉中产生的,下列装置合理的是________(填代号)。
(3)氯化炉中发生反应的化学方程式为_________________________________________。
(4)生产氯化铝的过程中产生等大气污染物,若将二者按照一定比例通入水中可减少或消除污染。试设计简单实验检验二者是否恰好完全反应。(简要描述实验步骤、现象和结论)
__________________________________________________________________________。
仪器自选;可供选择试剂如下:
①滴加酚酞的氢氧化钠溶液 ②氯化亚铁溶液 ③硫氰化钾溶液 ④品红溶液
(5)某学习小组设计用如下装置验证二氧化硫的某些化学性质。
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为_____________________________________。
②写出a瓶中发生反应的离子方程式___________________________________________。
③充分反应后,取a瓶中的溶液分成三份,分别进行如下实验。
实验I:向第一份溶液中加入足量的NaOH溶液,生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
实验II:向第二份溶液中加入少量KMnO4溶液,紫色褪去
实验III:向第三份溶液中加入BaC12溶液,生成白色沉淀
上述实验中能证明二氧化硫具有还原性的是________(填实验代号)。
正确答案
(1)将气体通入品红溶液,若品红褪色,加热后又变红,证明有SO2。
(2)ad
(3)3C+Al2O3+3Cl2 3CO+2 AlCl3
(4)取所得的溶液少许置于试管中,向其中加入品红溶液,若品红溶液不褪色,说明二者恰好完全反应;否则二者未完全反应。
(5)①b中出现淡黄色浑浊。
②2 Fe3++ SO2+2 H2O = SO42-+2 Fe2++4 H+
③Ⅰ和Ⅱ
试题分析:
(1)的检验试剂为品红,可以形成不稳定的有机化合物,变为无色,加热时有恢复。
(2)尾气的吸收装置的考查,需要有防倒吸装置,b装置的防倒吸装置安全瓶的导管错误。c无防倒吸装置。
(3)见答案。
(4)取所得溶液少许置于试管中,向其中加入品红溶液,若品红溶液不褪色,说明二者恰好完全反应;否则,二者未完全反应。Cl2和SO2均可使品红褪色,原理不同。
(5)①b装置中有黄色物质析出,SO2将S2-氧化成S。
②Fe3+将SO2氧化成硫酸。
③实验I:向第一份溶液中加入足量的NaOH溶液,生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,说明有Fe2+存在。证明Fe3+将SO2氧化成硫酸,Fe3+被SO2还原为Fe2+。
实验II:向第二份溶液中加入少量KMnO4溶液,紫色褪去,SO2将KMnO4还原。
实验III:向第三份溶液中加入BaC12溶液,生成白色沉淀,说明有硫酸根存在。
Ⅰ.实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,并希望能控制反应速度,下图中可选用的发生装置是 (填写字母)。
Ⅱ.A图表示某学生对SO2与漂粉精[80%Ca(ClO)2)]的反应进行实验探究的过程,观察到的现象有:
①.液面上方出现白雾;
②稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色;
③稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去
(1)向水中持续通入SO2,未观察到白雾。推测现象①中的白雾由HCl小液滴形成,进行如下实验:
a.用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾,无变化;
b.用酸化的AgNO3溶液检验白雾,产生白色沉淀。
由实验a、b不能判断白雾中含有HCl,理由是 。
(2)③中大量白色沉淀的成份是 。
(3)现象②中溶液变为黄绿色的可能原因:随溶液酸性的增强,漂粉精的有效成分和C1-发生反应产生了Cl2。通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是 。
(4)用离子方程式解释现象③中黄绿色褪去的原因: 。
(5)B图表示石灰-石膏法吸收SO2的工艺流程,写出反应的化学方程式。
。
正确答案
Ⅰ.ae (2分)
Ⅱ.⑴ 白雾中含有SO2也能与酸化的AgNO3反应生成白色沉淀(2分)
⑵CaSO4 (2分)
⑶可取适量原溶液加入一定量的稀硫酸观察到溶液变黄绿色(2分)
⑷ Cl2+SO2+2H2O=4H++2Cl-+SO42- (2分)
⑸ SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O ,2CaSO3+O2+4H2O=2{CaSO4·2H2O。}(2分)
试题分析:Ⅰ.用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,并希望能控制反应速度,由于反应不需要加热,排除装置d;由于亚硫酸钠是细小颗粒,不可选用装置bc。故可选用的发生装置是ae。Ⅱ若白雾中含有SO2,也能与酸化的AgNO3反应生成白色硫酸银沉淀。SO2,也被氧化为硫酸,硫酸和次氯酸钙发生复分解反应生成磷酸钙白色沉淀。可取适量原溶液加入一定量的稀硫酸,Cl-、ClO-、H+发生归中反应得到黄绿色氯气,而使溶液变黄绿色。有氧化性Cl2和还原性的有SO2在水溶液中发生氧化还原反应生成硫酸和盐酸,从而失去氯气的黄绿色。Cl2+SO2+2H2O=4H++2Cl-+SO42-。石灰-石膏法吸收SO2的的化学方程式SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O ,2CaSO3+O2+4H2O=2{CaSO4·2H2O}。2危害,变废为宝。
硫元素有多种化合价,可形成多种化合物。
(1)常温下用1 mol·L﹣1 100 mL NaOH溶液恰好完全吸收0.1 mol SO2气体,此反应的离子方程式为 ;该溶液pH_______7(填“=”“>”或“<”)。
(2)某同学在常温下设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。
实验①可说明________(填字母)
写出实验②发生反应的离子方程式 。
(3)实验室制得的Na2S2O3粗晶体中往往含有少量杂质。为了测定粗产品中Na2S2O3·5H2O(摩尔质量为248g/mol)的含量,一般采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法(假定粗产品中杂质与酸性KMnO4溶液不反应)。称取1.28 g的粗样品溶于水,用0.40mol/L KMnO4溶液(加入适量硫酸酸化)滴定,当溶液中S2O32﹣全部被氧化时,消耗KMnO4溶液体积20.00 mL。(已知:5S2O32﹣+8MnO4﹣+14H+=8Mn2++10SO42﹣+7H2O)。
试回答:
①KMnO4溶液置于——(填“酸式”或“碱式”)滴定管中,滴定终点的现象为 。
②若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则会使样品中Na2S2O3·5H2O的质量分数的测量结果_____________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
③产品中Na2S2O3·5H2O的质量分数为 。
正确答案
(1)SO2+OH-=HSO3- (2分) < (2分)
(2)B (2分) S2O32- +5H2O +4Cl2 + 2Ba2+ =2BaSO4↓+8Cl- +10H+ (2分)
(3)①酸式(2分) 当最后一滴液体滴入时,溶液恰好由无色变为浅紫红色,且半分钟内不变色(2分)
②偏低(2分) ③96.9%
试题分析: (1) 1 mol·L﹣1 100 mL NaOH为0.1mol,所以n(NaOH): n(SO2)=1:1,所以恰好生成酸式盐:离子方程式为:SO2+OH-=HSO3- 。生成的HSO3- 电离大于水解,所以溶液显酸性,pH<7。
(2)实验1测得Na2S2O3 溶液显碱性,pH=8,所以水解促进电离,水电离得c(H+)=c(OH﹣)=10﹣6mol/L,A错误;Na2S2O3 溶液水解呈碱性,能说明H2S2O3是一种弱酸,B正确;Na2S2O3是盐类,是强电解质,C错误;H2S2O3是二元弱酸,所以Na2S2O3水解分两步,D错误;故选B。
实验②中有白色沉淀生成,说明生成了BaSO4,所以发生了氧化还原反应,S2O32﹣ 被氧化为了SO42﹣ ,所以发生的反应方程式为:S2O32- +5H2O +4Cl2 + 2Ba2+ =2BaSO4↓+8Cl- +10H+。
(3)①用酸性高锰酸钾溶液滴定Na2S2O3 溶液,所以滴定终点的现象为“当最后一滴液体滴入时,溶液恰好由无色变为浅紫红色,且半分钟内不变色”;
②滴定过程中震荡不充分,则会使滴定终点过早到达,使用的标准液的体积会偏小,所以根据公式C测=C标V标/V测 可知,若V标偏小,则所测样品的质量分数会偏小。
③据反应方程式:5S2O32﹣+8MnO4﹣+14H+=8Mn2++10SO42﹣+7H2O,可知5n(S2O32﹣)=8n(MnO4﹣),所以n(Na2S2O3·5H2O)= n(S2O32﹣)="0.625" n(MnO4-)="0.625×0.40mol/L×20.00" mL×10-3 =0.005mol,所以Na2S2O3·5H2O的质量分数="0.005mol×248g/mol÷1.28" g×100%=96.9%.
(14分)某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按下图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放浓硫酸和亚硫酸钠的仪器名称分别是 、 ;
(2)反应后,装置B中发生的现象是 ,反应的离子方程式为 ;装置C中的现象是 ,表现了SO2的 ;装置D中现象是 ,发生反应的化学方程式为 ;
(3)装置E的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象 。
(4)F装置的作用是 ,漏斗的作用是 。
正确答案
(14分)(1)分液漏斗、圆底烧瓶
(2)溶液褪色,SO2+Cl2+2H2O = 4H++2Cl-+SO42-;
溶液紫色褪去(溶液褪色),还原性;
有黄色沉淀生成,2H2S+SO2=3S+2H2O
(3)将试管E在酒精灯上加热,溶液恢复红色;
(4)吸收多余的SO2,防止倒吸。
试题分析:本实验的目的是探究二氧化硫的性质,A装置是制备二氧化硫,用圆底烧瓶和分液漏斗分别盛放固体及液体;B装置是验证二氧化硫的还原性,与氯气反应生成盐酸和硫酸,现象会溶液褪色,离子方程式为SO2+Cl2+2H2O = 4H++2Cl-+SO42-;C装置也是验证二氧化硫的还原性,紫色褪去,说明发生反应;D装置是检验二氧化硫的氧化性,有黄色沉淀生成,说明发生反应2H2S+SO2=3S+2H2O;E装置是检验二氧化硫的漂白性,为了检验漂白的暂时性,将试管E在酒精灯上加热,溶液恢复红色;F装置是用氢氧化钠吸收多余的SO2,加倒置的漏斗主要是防止倒吸。
点评:只要掌握二氧化硫的化学性质,对组合装置的作用了解清楚,本题不是很难。
一定量的浓硫酸与足量Zn充分反应时,有SO2和H2生成。某校化学研究性学习小组分别从定性和定量两方面对此作了研究。
定性实验:按图组装好实验装置,微热试管A,观察实验现象。反应开始后,观察到A试管中Zn与浓硫酸反应,C、D、E中有气泡产生,随后气泡量减少,品红溶液褪色,D中先出现浑浊后浑浊消失。反应较长时间后,C、D、E中的气泡量又会明显增加。试回答下列问题:
(1)从甲、乙装置选择合适的填入B、C中,并进行正确连接,a接 、 接b,c接 、 接d;D、E两支试管中CCl4的作用是 。
(2)能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为 ;反应较长时间后气泡量又会明显增加的原因是 。
(3)一定量的浓硫酸与足量Zn充分反应时,有H2生成的理由是 ;实验过程中,浓硫酸表现强氧化性的反应方程式是 。D中浑浊消失的离子反应方程式是 。
定量实验:某化学实验研究性学习小组设计了以下实验,以定量测定反应中生成的SO2和H2的体积之比。
取A试管中充分反应后的溶液2 mL(假设反应前后溶液的体积不变),配制成100 mL溶液。然后取稀释液20.00 mL滴加BaCl2溶液使沉淀完全,过滤、洗涤、干燥沉淀,称量所得沉淀为1.4 g。
(4)完成定量实验部分所需的玻璃仪器有:滴管、玻璃棒、烧杯、量筒、干燥器、 、 、 、 、 等(可填满,也可以空缺)。
(5)计算反应中生成的SO2和H2的体积之比: 。
正确答案
见解析
(1)B中应该选择乙,是一个安全装置,a接3或4;C中应该选择甲,c接2;由于SO2难溶于CCl4,所以D、E中CCl4的作用是防倒吸。(2)浓硫酸强氧化性表现在反应中被还原。微热试管时装置中残留的空气首先被排出,能观察到有气泡冒出的现象,当空气排尽后反应开始,生成的气体使品红溶液褪色,说明硫酸被还原成SO2;反应较长时间后,C、D、E中的气泡量又会明显增加,说明生成的不再是SO2,而是H2。(3)生成H2的原因是:反应一段时间后,硫酸浓度减小,变成稀硫酸,稀硫酸具有酸的通性。浓硫酸表现强氧化性的反应是:Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O,D中浑浊消失的离子反应方程式为:CaSO3+SO2+H2O=Ca2++2HSO3-。(4)配制溶液还需要100 mL的容量瓶,取20.00 mL稀释液要用25 mL的酸式滴定管(或移液管),过滤需要普通漏斗。(5)硫酸表现强氧化性时,其反应为:Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O,反应中表现酸性的硫酸和表现强氧化性的硫酸的物质的量之比为1∶1,如果设反应的硫酸总量为a mol,反应后溶液中剩余的硫酸根离子为b mol,则结合硫酸变稀后的反应:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,可以求得反应中生成的SO2和H2的体积之比为:V(SO2)∶V(H2)=(a-b)∶(2b-a),根据题目提供的数据可得V(SO2)∶V(H2)=2∶7。
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