- 三氧化硫的物理性质
- 共739题
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）
某校两个化学研究性学习小组，在学习了铜和浓硫酸的反应后分别探究足量的锌与浓硫酸反应的过程。甲小组设计了下图装置：试回答：
(1)请从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中，并进行正确连接，a接______, c接______(用序号表示）。
(2)D、E两支试管中CCl4的作用是______。
(3)本实验能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为______。
(4)D中出现浑浊的离子方程式为______。
(5)某学生注意观察到：实验开始后，C、D、E中均有气泡产生；随后气泡量减少，品红溶液褪色，D中出现浑浊；反应一段时间后，C、D、E中的气泡量又会明显增加。请用化学方程式表示“反应一段时间后气泡量又会明显增加”的原因是______。
乙小组设计了下图装置：
(6)分析出乙小组的设计意图是______。
(7)装置B中的药品是______。
(8)能证明产生SO2和H2先后顺序的实验现象是______。
正确答案
（15分）(1) 3(或4) 2（各1分，共2分） (2) 防倒吸（2分）
(3) C中品红溶液褪色（2分）
(4) Ca2+＋2OH-＋SO2===CaSO3↓+H2O（2分）
(5) Zn+H2SO4（稀）＝ ZnSO4+H2↑（2分）
(6) 验证产物中先产生水、SO2，后产生H2（2分，其它合理答案参照给分）
(7) 无水CuSO4(或无水硫酸铜) （1分）
(8) C中品红褪色，D中酸性高锰酸钾颜色不再变浅后，F中固体由黑色变红色，G中无水硫酸铜变蓝（2分，其它合理答案参照给分）
试题分析：（1）根据铜与浓硫酸反应的方程式可知，锌与浓硫酸反应的方程式为Zn+2H2SO4（浓）═ZnSO4+SO2↑+2H2O。由于通常状况下，1体积水中可溶解40体积的二氧化硫气体，因此装置乙可防止二氧化硫与品红作用时被吸入锌与硫酸反应的容器中，二氧化硫与品红作用，需长管进，所以正确的连接顺序是3（或4），4（或3）接b，c接2，1接d。
（2）二氧化硫易溶于水，难溶于四氯化碳，二氧化硫通过四氯化碳，然后再与澄清的石灰水反应，起缓冲作用，可防止倒吸。
（3）二氧化硫可使品红溶液褪色，可用于检验二氧化硫的存在，所以本实验能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为C中品红溶液褪色。
（4）二氧化硫和澄清的石灰水反应生成亚硫酸钙和水，亚硫酸钙为难溶于水的沉淀，反应的离子方程式为Ca2++2OH-+SO2═CaSO3↓+H2O。
（5）锌为较活泼的金属，在金属活动顺序表中排在氢的前面，所以锌能和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气。而随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐降低，当变为稀硫酸后，与锌反应生成氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4（稀）═ZnSO4+H2↑。
（6）根据装置图可知，乙小组设计的装置，先用白色的无水硫酸铜检验水的存在，后用品红检验二氧化硫的存在，用高锰酸钾氧化二氧化硫除去二氧化硫，浓硫酸具有吸水性，除去水，锌和稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，氢气通过热的氧化铜生成铜和水，水蒸气遇无水硫酸铜变蓝色，可检验氢气的存在，因此该设计的目的是验证产物中先产生水、SO2，后产生H2。
（7）由于气体通过溶液时一定会带出水蒸气，所以要首先检验水蒸气。根据水蒸气遇无水硫酸铜变蓝色可知，装置B中的药品是无水CuSO4（或无水硫酸铜），用来检验水的存在。
（8）二氧化硫可使品红溶液褪色，C中品红褪色，可检验二氧化硫的存在。SO2还具有还原性，高锰酸钾氧化二氧化硫可除去二氧化硫，D中酸性高锰酸钾不再褪色后，说明二氧化硫已经除尽。锌和稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，氢气通过热的氧化铜生成铜和水，F中有红色物质生成，说明有铜生成，G中无水硫酸铜变蓝，说明有水生成，即证明有氢气产生。
现有某铁碳合金(铁和碳两种单质的混合物)，某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了下图所示的实验装置(夹持仪器已省略)和实验方案进行实验探究。
I 测定铁的质量分数：
（1）检查上述装置气密性的一种方法是：关闭分液漏斗的活塞，在E装置后面连上一根导管，然后__________________________________，则证明装置的气密性良好。
（2）称量E的质量，并将a g铁碳合金样品放入装置A中，再加入足量的浓硫酸，待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重，E增重b g。铁碳合金中铁的质量分数为__________________________(写表达式)。
（3）装置C的作用______________________________________________。
（4）甲同学认为，依据此实验测得的数据，计算合金中铁的质量分数可能会偏低，原因是___________________________________________________________。
（5）乙同学按照甲同学认为改进实验，改进方法是______________但测得合金中铁的质量分数却偏高。你认为其中可能的原因是_________________。
Ⅱ 探究浓硫酸的某些性质：
（6）往A中滴加足量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：________________________________________________。
（7）A中铁与浓硫酸发生反应的化学方程式是_______________________。
正确答案
（1）把导管放入盛有水的水槽中，微热烧瓶，如果导管口有气泡产生，停止加热后导管产生一段水柱（2分）；（其他合理答案同样给分）
（2）
（3）除去CO2中的SO2（1分）；
（4）空气中CO2、H2O进入E管使b增大。(2分）
（5）在装置E的后边再连接一个与E相同的装置（2分）
反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中，导致b偏低。(2分）
（6）常温下，Fe被浓H2SO4钝化，碳不与浓H2SO4反应（2分）；
（7）2Fe ＋ 6 H2SO4(浓)
试题分析：（2）在装置A中发生Fe和C与浓硫酸的反应，产生CO2、SO2和铁的氧化物，装置B检验SO2，装置C吸收SO2，装置D干燥气体的，装置E是吸收CO2的，E增重的质量b是CO2的质量。
C---------CO2
1 1
b/44 b/44 C的质量：12b/44="3" b/11 Fe质量分数：（a-3 b/11）/a）×100%=
（4）b的质量越大，碳的质量大，a不变，铁的质量会减小。
（5）再连接一个装置E是为了吸收充分的CO2。
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