Question

3．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理對環(huán)境保護(hù)有重要意義，某化學(xué)實驗愛好小組擬用銅和濃硫酸來制備二氧化硫，以探究SO₂的性質(zhì)，設(shè)計如圖1方案：

（1）請寫出A₁中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）B、C、D分別用于檢驗SO₂的還原性、氧化性和漂白性．其中C、D分別為硫化氫和品紅的水溶液，則B中所盛試劑為碘水或溴水或酸性高錳酸鉀溶液．
（3）為了實現(xiàn)綠色實驗的目標(biāo)，某同學(xué)重新設(shè)計了如圖2A₂的制取裝置來代替A₁裝置，與A₁裝置相比，A₂裝置的優(yōu)點是：：①不用加熱，安全性能高．②易于控制反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)更充分．（任寫一個）（任寫一點即可）．
（4）E中用氨水吸收尾氣中的SO₂，“吸收液”中可能含有OH^-、SO₃^2-、SO₄^2-、HSO₃^-等陰離子．已知亞硫酸氫鹽一般易溶于水，SO₂也易溶于水．現(xiàn)有儀器和試劑為：小燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、過濾裝置和濾紙；2mol/L鹽酸、1mol/L BaCl₂溶液、1mol/L Ba（OH）₂溶液、品紅溶液、蒸餾水．
請設(shè)計實驗證明“吸收液”中存在SO₃^2-和HSO₃^-，完成下表的實驗操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：取適量“吸收液”于小燒杯中，用膠頭滴管取1mol/L BaCl2溶液向小燒杯滴加直至過量．	若出現(xiàn)白色渾濁，則溶液中存在SO32-或 SO42-．
步驟2：將小燒杯中的濁液過濾、洗滌，再用適量水把附在濾紙上的固體沖入另一小燒杯中；向沖下的固體滴入1滴（或少量）品紅，再滴入過量2mol/L鹽酸，振蕩	若品紅褪色（或有氣泡），， 則“吸收液”中存在 SO32-．
步驟3：用試管取適量濾液，向其中（或小燒杯中）滴入過量的1mol/LBa（OH）2溶液[或滴入1滴（或少量）品紅溶液，再滴入2-3滴（或過量）的2mol/L鹽酸]，振蕩	若出現(xiàn)白色沉淀（或品紅溶液褪色，或有氣泡）， 則“吸收液”中存在 HSO3-．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗裝置圖可知，A₁中用銅與濃硫酸在加熱的條件下反應(yīng)生成二氧化硫，據(jù)此書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化硫氣體，B、C、D分別用于檢驗SO₂的還原性、氧化性和漂白性．其中C、D分別為硫化氫和品紅的水溶液，檢驗二氧化硫的氧化性和漂白性；二氧化硫具有還原性，和碘水或溴水或酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)；
（3）依據(jù)裝置圖對比分析不同，總結(jié)優(yōu)點；
（4）依據(jù)SO₃^2-和HSO₃^-離子的性質(zhì)和檢驗方法設(shè)計實驗進(jìn)行檢驗設(shè)計；結(jié)合題干信息和條件，取少量于小燒杯中加入過量氯化鋇反應(yīng)生成沉淀為亞硫酸鋇或硫酸鋇沉淀；取沉淀加入酸的生成二氧化硫，通過檢驗二氧化硫的存在方法驗證亞硫酸根離子的存在；取濾液依據(jù)亞硫酸氫根離子和酸反應(yīng)可以生成二氧化硫，檢驗二氧化硫完成實驗設(shè)計，或通過亞硫酸氫根離子和氫氧化鋇反應(yīng)生成沉淀分析判斷；

解答 解：（1）根據(jù)實驗裝置圖可知，A₁中用銅與濃硫酸在加熱的條件下反應(yīng)生成二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)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）依據(jù)裝置圖可知，銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化硫氣體，B、C、D分別用于檢驗SO₂的還原性、氧化性和漂白性．其中C、D分別為硫化氫和品紅的水溶液，檢驗二氧化硫的氧化性和漂白性；二氧化硫具有還原性，和碘水或溴水或酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，所以B為碘水或溴水或酸性高錳酸鉀溶液，
故答案為：碘水或溴水或酸性高錳酸鉀溶液； 
（3）裝置圖分析可知，A₂的制取裝置來代替A₁裝置，可以不需要加熱，用分液漏斗加入硫酸可以控制反應(yīng)速率，反應(yīng)裝置安全；
故答案為：①不用加熱，安全性能高．②易于控制反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)更充分．（任寫一個）
（4）依據(jù)SO₃^2-和HSO₃^-離子的性質(zhì)和檢驗方法設(shè)計實驗進(jìn)行檢驗設(shè)計；結(jié)合題干信息和條件，取少量于小燒杯中加入過量氯化鋇反應(yīng)生成沉淀為亞硫酸鋇或硫酸鋇沉淀；取沉淀加入酸的生成二氧化硫，通過檢驗二氧化硫的存在方法驗證亞硫酸根離子的存在；取濾液依據(jù)亞硫酸氫根離子和酸反應(yīng)可以生成二氧化硫，檢驗二氧化硫完成實驗設(shè)計，或通過亞硫酸氫根離子和氫氧化鋇反應(yīng)生成沉淀分析判斷；實驗設(shè)計方法和步驟為：

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟2：滴入1滴（或少量）品紅，再滴入過量2mol/L鹽酸，振蕩	若品紅褪色（或有氣泡），則“吸收液”中存在 SO32-．
步驟3：用試管取適量濾液，向其中（或小燒杯中）滴入過量的1mol/LBa（OH）2溶液[或滴入1滴（或少量）品紅溶液，再滴入2-3滴（或過量）的2mol/L鹽酸]，振蕩．	若出現(xiàn)白色沉淀（或品紅溶液褪色，或有氣泡），則“吸收液”中存在 HSO3-．

故答案為：

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟2：滴入1滴（或少量）品紅，再滴入過量2mol/L鹽酸，振蕩	若品紅褪色（或有氣泡）
步驟3：用試管取適量濾液，向其中（或小燒杯中）滴入過量的1mol/LBa（OH）2溶液[或滴入1滴（或少量）品紅溶液，再滴入2-3滴（或過量）的2mol/L鹽酸]，振蕩．	若出現(xiàn)白色沉淀（或品紅溶液褪色，或有氣泡），

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點評 本題考查了二氧化硫性質(zhì)的實驗驗證方法和實驗設(shè)計分析步驟，掌握實驗基礎(chǔ)和離子性質(zhì)、離子檢驗方法，正確選擇試劑，描述反應(yīng)現(xiàn)象，題目難度中等．