Question

某小组同学欲研究SO2的性质．
（1）将相关的含硫物质分为如下表所示3组，第2组中物质X的化学式是

H₂SO₃

．

第1组	第2组	第3组
S（单质）	SO2、X、Na2SO3、NaHSO3	SO3、H2SO4、Na2SO4、NaHSO4

（2）利用如图所示的装置研究SO₂的性质：

（熔点：SO₂ 76.1℃，SO₃  16.8℃；沸点：SO₂ 10℃，SO₃  45℃）
①装置I模拟工业生产中SO₂催化氧化的反应，其化学方程式是

2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃

．
②甲同学按I、II、III、IV的顺序连接装置，装置II的作用是；装置III中溶液逐渐褪色，生成Mn²⁺，则该反应的离子方程式是

5SO₂+2H₂O+2MnO₄=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺

．
③乙同学按I、II、IV的顺序连接装置，若装置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液，反应后增重4.8g，则装置IV中发生总反应的化学方程式是

3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O

．

Answer 1

分析：（1）将相关的含硫物质依据硫元素化合价分组，依据低三族分类顺序，判断X为+4价的酸为H₂SO₃ ；
（2）①工业生产中SO₂催化氧化的反应是二氧化硫的催化氧化反应；
②装置II的作用是冷却装置，三氧化硫的沸点较低，通过冰水混合物，使SO₃凝结成固体与SO₂分离，装置III中高锰酸钾溶液会和二氧化硫反应逐渐褪色，生成Mn²⁺，二氧化硫被氧化为硫酸；
③若装置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液，反应后增重4.8g，吸收的为二氧化硫气体，依据二氧化硫物质的量和氢氧化钠物质的量进行分析判断生成产物，若n（SO₂）：n（NaOH）=1：2反应按照反应：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；若n（SO₂）：n（NaOH）=1：1，反应按照反应SO₂+NaOH=NaHSO₃；装置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液中n（NaOH）=0.1mol，n（SO₂）=

4，8g

64g/mol

=0.075mol；n（SO₂）：n（NaOH）=0.075：0.1=3：4，所以生成产物为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，反应的化学方程式依据直平法写出：3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O；

解答：（1）将相关的含硫物质依据硫元素化合价分组，依据低三族分类顺序，判断X为+4价的酸为H₂SO₃ ；
故答案为：H₂SO₃ ；
（2）①工业生产中SO₂催化氧化的反应是二氧化硫的催化氧化反应；化学方程式为：2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃；
故答案为；2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃；
②装置II的作用是冷却装置，三氧化硫的沸点较低，通过冰水混合物，使SO₃凝结成固体与SO₂分离，装置III中高锰酸钾溶液会和二氧化硫反应逐渐褪色，生成Mn²⁺，二氧化硫被氧化为硫酸；
反应的离子方程式为：5SO₂+2H₂O+2MnO₄=5SO₄^2-+2Mn₂⁺+4H⁺；
故答案为：使SO₃凝结成固体与SO₂分离，5SO₂+2H₂O+2MnO₄=5SO₄^2-+2Mn₂⁺+4H⁺；
③若装置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液，反应后增重4.8g，吸收的为二氧化硫气体，依据二氧化硫物质的量和氢氧化钠物质的量进行分析判断生成产物，若n（SO₂）：n（NaOH）=1：2反应按照反应：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；若n（SO₂）：n（NaOH）=1：1，反应按照反应SO₂+NaOH=NaHSO₃；装置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液中n（NaOH）=0.1mol，n（SO₂）=

4，8g

64g/mol

=0.075mol；n（SO₂）：n（NaOH）=0.075：0.1=3：4，所以生成产物为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，反应的化学方程式依据直平法写出：3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O；
故答案为：3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O；

点评：本题考查了物质分类方法，规律总结，实验过程分析判断，化学方程式和离子方程式的书写，反应产物的分析判断，题目难度中等．