Question

6．SO₂是高中化學(xué)重點學(xué)習(xí)的三大氣體之一，是常見的大氣污染物之一，同時也是重要的工業(yè)原料，探究其制備方法和性質(zhì)具有非常重要的意義，請回答下列問題．
Ⅰ．某研究小組將純凈的SO₂氣體通入0.5mol•L^-1的Ba（NO₃）₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀．為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO₂，該小組提出了如下假設(shè)：
假設(shè)一：溶液中的NO₃^-           
假設(shè)二：溶液中溶解的O₂
（1）驗證假設(shè)一：
①請在下表空白處填寫相關(guān)實驗現(xiàn)象

實 驗 步 驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗1：在盛有不含O2的10mL 0.5mol/L BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體．	無現(xiàn)象	假設(shè)一成立
實驗2：在盛有不含O2的10mL 0.5mol/L Ba（NO3）2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體．	白色沉淀生成

②設(shè)計實驗一的目的是做對比實驗．
（2）為深入研究該反應(yīng)，該小組還測得上述兩個實驗中溶液的pH隨通入SO₂體積的變化曲線如圖甲．實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是（用離子方程式表示）3SO₂+2NO₃^-+2H₂O=3SO₄^2-+2NO↑+4H⁺．

Ⅱ．我國規(guī)定空氣中SO₂含量不得超過0.02mg/L．某化學(xué)興趣小組選用圖乙實驗裝置，測定工業(yè)原料氣（含SO₂、N₂、O₂）中SO₂的含量．
（1）若原料氣從左向右流，上述裝置連接的順序是：原料氣→c→d→b→a→e（用字母和箭頭表示）．當(dāng)裝置②中出現(xiàn)溶液紫（或紫紅）色褪去現(xiàn)象時，立即停止通氣．
（2）你認(rèn)為以下試劑中，可以用來代替試管中的酸性高錳酸鉀溶液的是B．
A．NaOH溶液       B．溴水C．氨水             D．BaCl₂溶液
Ⅲ．中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB2760-2011）規(guī)定葡萄酒中SO₂最大使用量為0.25g/L．某興趣小組用圖丙裝置（夾持裝置略）收集某葡萄酒中SO₂，并對含量定性測定．
（1）B中加入250.00ml葡萄酒和適量鹽酸，加熱使SO₂全部逸出并與C中H₂O₂完全反應(yīng)，除去C中過量的H₂O₂，然后用0.0600mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，滴定至終點時，消耗NaOH溶液25.00mL，該葡萄酒中SO₂含量為0.192g/L．
（2）該測定結(jié)果比實際值偏高，分析原因并利用現(xiàn)有裝置提出改進(jìn)措施鹽酸易揮發(fā)，用不揮發(fā)的強(qiáng)酸例如硫酸代替鹽酸，或用蒸餾水代替葡萄酒進(jìn)行對比實驗，排除鹽酸揮發(fā)的影響．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）①根據(jù)強(qiáng)酸制取弱酸的原理，亞硫酸是弱酸不能制備鹽酸，故實驗1無現(xiàn)象；二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-結(jié)合生成具有強(qiáng)氧化性的HNO₃，硝酸將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子，硫酸根離子與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇；
②用 BaCl₂溶液作對比試驗觀察反應(yīng)現(xiàn)象；
（2）試驗1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子，所以溶液的pH減�。辉囼�2中反應(yīng)生成強(qiáng)電解質(zhì)硫酸，則實驗2的pH更小；
Ⅱ．（1）原料氣通過高錳酸鉀溶液，能氧化H₂SO₃，生成H₂SO₄ ，吸收二氧化硫氣體，通過裝置①③排水量氣測定儀器和氮氣的體積；裝置②是吸收二氧化硫氣體，高錳酸鉀溶液紫色，全部反應(yīng)紫色褪去，應(yīng)停止通氣；
（2）二氧化硫具有還原性，可以利用高錳酸鉀溶液吸收，且現(xiàn)象明顯，氫氧化鈉雖能吸收二氧化硫其他單無明顯現(xiàn)象，溴水可以吸收二氧化硫棕紅色褪去，現(xiàn)象明顯，氨水可以吸收二氧化硫，但實驗現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象；
Ⅲ．（1）根據(jù)關(guān)系式2NaOH～H₂SO₄～SO₂及氫氧化鈉的物質(zhì)的量計算出二氧化硫的質(zhì)量，再計算出該葡萄酒中的二氧化硫含量；
（2）根據(jù)鹽酸是揮發(fā)性酸，揮發(fā)的酸消耗氫氧化鈉判斷對測定結(jié)果的影響；可以選用非揮發(fā)性的酸或用蒸餾水代替葡萄酒進(jìn)行對比實驗，減去鹽酸揮發(fā)的影響．

解答 解：Ⅰ．（1）①根據(jù)強(qiáng)酸制取弱酸的原理，亞硫酸是弱酸不能制備鹽酸，故實驗1無現(xiàn)象；
二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-結(jié)合生成具有強(qiáng)氧化性的HNO₃，硝酸將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子，從而生成硫酸鋇沉淀，
故答案為：無現(xiàn)象；白色沉淀生成；
②實驗一在盛有不含O₂的10mL 0.5mol/L BaCl₂溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO₂氣體，實驗二在盛有不含O₂的10mL 0.5mol/L Ba（NO₃）₂溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO₂氣體，對比實驗觀察反應(yīng)現(xiàn)象確定硝酸根在酸溶液中具有氧化性，
故答案為：做對比實驗；
（2）試驗1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸電離出氫離子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，所以溶液的pH減小；試驗2發(fā)生反應(yīng)：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-，反應(yīng)中生成了強(qiáng)酸硫酸，則實驗2的pH小于實驗1，
故答案為：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-；
Ⅱ．（1）原料氣通過高錳酸鉀溶液，能氧化H₂SO₃，生成H₂SO₄ ，吸收二氧化硫氣體，通過裝置①③排水量氣測定儀器和氮氣的體積；裝置②是吸收二氧化硫氣體，高錳酸鉀溶液紫色，全部反應(yīng)紫色褪去，應(yīng)停止通氣，連接裝置接口順序為：c→d→b→a→e，裝置②是吸收二氧化硫氣體，高錳酸鉀溶液紫色，全部反應(yīng)紫色褪去，應(yīng)停止通氣，否則二氧化硫吸收不完全，造成誤差，
故答案為：c→d→b→a→e；溶液紫（或紫紅）色褪去；
（2）二氧化硫具有還原性，可以利用高錳酸鉀溶液吸收，且現(xiàn)象明顯，氫氧化鈉雖能吸收二氧化硫氣體但無明顯現(xiàn)象，溴水可以吸收二氧化硫棕紅色褪去，現(xiàn)象明顯，氨水可以吸收二氧化硫，但實驗現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象；
故答案為：B；
Ⅲ．（1）根據(jù)2NaOH～H₂SO₄～SO₂可知SO₂的質(zhì)量為：$\frac{1}{2}$×（0.0600mol/L×0.025L）×64g/mol=0.048g，該葡萄酒中的二氧化硫含量為：$\frac{0.048g}{0.25L}$=0.192g/L，
故答案為：0.192；
（2）由于鹽酸是揮發(fā)性酸，揮發(fā)的酸消耗氫氧化鈉，使得消耗的氫氧化鈉溶液體積增大，測定結(jié)果偏高；因此改進(jìn)的措施為：用不揮發(fā)的強(qiáng)酸，如硫酸代替鹽酸，或用蒸餾水代替葡萄酒進(jìn)行對比實驗，扣除鹽酸揮發(fā)的影響，
故答案為：鹽酸易揮發(fā)；用不揮發(fā)的強(qiáng)酸如硫酸代替鹽酸或用蒸餾水代替葡萄酒進(jìn)行對比實驗，扣除鹽酸揮發(fā)的影響．

點評 本題考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，明確實驗?zāi)康募皩嶒炘�理為解答關(guān)鍵，試題充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰�，注意掌握物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價原則．