Question

17．某研究小组欲探究SO₂的化学性质，设计了如下实验方案．

（1）指出仪器①的名称：分液漏斗．
（2）检查A装置的气密性的方法是关闭分液漏斗活塞，将导管末端插入B试管水中，用手捂住锥形瓶，若在导管口有气泡冒出，松开手后导管中上升一段水柱，则表明装置A气密性良好．
（3）装置B检验SO₂的氧化性，则B中所盛试剂可以为硫化氢水溶液（或硫化钠、硫氢化钠溶液）．
（4）装置C中盛装溴水用以检验SO₂的还原性，则C中反应的离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Br^-．
（5）装置D中盛装新制漂白粉浓溶液通入SO₂一段时间后，D中出现了大量白色沉淀．同学们对白色沉淀成分提出三种假设：
①假设一：该白色沉淀为CaSO₃；
假设二：该白色沉淀为CaSO₄；
假设三：该白色沉淀为上述两种物质的混合物．
②基于假设一，同学们对白色沉淀成分进行了探究．设计如下方案：
限选的仪器和试剂：过滤装置、试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、0.5mol•L^-1 HCl，0.5mol•L^-1 H₂SO₄，0.5mol•L^-1 BaCl₂，1 mol•L^-1 NaOH，品红溶液．
第1步，将D中沉淀过滤、洗涤干净，备用．
请回答洗涤沉淀的方法：沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待水流尽后重复2到3次以上操作
第2步，用另一只干净试管取少量沉淀样品，加入过量（或适量）0.5 mol•L^-1HCl（试剂），塞上带导管的单孔塞，将导管的另一端插入盛有品红溶液（试剂）的试管中．若出现若固体完全溶解，有气泡产生，且能使品红溶液褪色现象，则假设一成立．
③若假设二成立，试写出生成该白色沉淀的化学方程式：Ca（ClO）₂+H₂O+SO₂=CaSO₄+2HCl．
（6）装置E中盛放的试剂是NaOH溶液，作用是吸收SO₂，防止造成空气污染．

Answer 1

分析 探究SO₂的化学性质：A装置制取二氧化硫，装置B检验SO₂的氧化性，装置C检验SO₂的还原性，装置D探究二氧化硫和氢氧化钙反应生成白色沉淀成分．
（1）依据实验室常用仪器的名称结合在实验中的作用进行解答；
（2）根据装置气密性检验的原理解答；
（3）根据氧化还原反应的规律，元素化合价降低发生还原反应，具有氧化性，据此解答；
（4）氧化还原反应Br₂+SO₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄中，Br₂在反应中做氧化剂，具有氧化性，被还原，根据离子方程式的书写方法书写离子反应方程式，据此解答；
（5）①新制漂白粉浓溶液中含有的次氯酸根离子具有氧化性，能氧化亚硫酸根离子；
②因沉淀的表面有可溶性的杂质，需用蒸馏水重复洗涤；亚硫酸钙和盐酸反应生成二氧化硫，二氧化硫具有漂白性，可使品红褪色；
③漂白粉浓溶液中含有的次氯酸根离子具有氧化性，能氧化+4价的硫，据此书写化学方程式；
（6）根据NaOH溶液吸收SO₂和防倒吸的原理进行解答．

解答 解：（1）仪器①是常用的仪器分液漏斗，能在装置中起到加入液体药品的作用，并能控制液体流量，从而控制反应的速率，
故答案为：分液漏斗；
（2）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏，所以检查装置A的气密性的操作为关闭分液漏斗活塞，将导管末端插入B试管水中，用手捂住锥形瓶，若在导管口有气泡冒出，松开手后导管中上升一段水柱，则表明装置A气密性良好，
故答案为：关闭分液漏斗活塞，将导管末端插入B试管水中，用手捂住锥形瓶，若在导管口有气泡冒出，松开手后导管中上升一段水柱，则表明装置A气密性良好；
（3）硫化氢水溶液或硫化钠、硫氢化钠溶液中的硫元素都为-2价，与二氧化硫反应，化合价会升高，被氧化二氧化硫表现氧化性，如：2H₂S+SO₂=3S+2H₂O中，H₂S中S元素的化合价升高，被氧化，SO₂中S元素的化合价降低，被还原，SO₂为氧化剂，
故答案为：硫化氢水溶液（或硫化钠、硫氢化钠溶液）；
（4）在反应Br₂+SO₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄中，Br元素的化合价由0降低为-1价，则Br₂为氧化剂，在反应中表现氧化性，S元素的化合价+4价升高+6价，则SO₂为还原剂，在反应中被氧化，在离子反应方程式中，单质和氧化物写化学式，所以离子方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Br^-；
故答案为：还原；SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Br^-；
（5）①新制漂白粉浓溶液中含有的次氯酸根离子具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，会发生氧化还原反应，生成产物为硫酸钙，
故答案为：CaSO₄；
②白色沉淀表面有钙离子和氯离子、硫酸根离子等可溶性的离子，需除去这些离子，方法是沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待水流尽后重复2～3次以上操作；亚硫酸钙和盐酸反应CaSO₃+2HCl═CaCl₂+SO₂↑+H₂O，二氧化硫与品红化合生成无色物质，能使品红溶液褪色；
故答案为：沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待水流尽后重复2到3次以上操作；过量（或适量）0.5 mol•L^-1HCl； 品红溶液； 若固体完全溶解，有气泡产生，且能使品红溶液褪色；
③漂白粉浓溶液中含有的次氯酸根离子具有氧化性，能氧化+4价的硫，所以生成该白色沉淀的化学方程式：Ca（ClO）₂+H₂O+SO₂=CaSO₄+2HCl，
故答案为：Ca（ClO）₂+H₂O+SO₂=CaSO₄+2HCl；
（6）二氧化硫是有毒的气体，是大气污染物，所以装置E的作用是吸收二氧化硫防止造成空气污染，可用氢氧化钠，氢氧化钠和二氧化硫反应2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O，为防止倒吸用倒扣的漏斗，
故答案为：NaOH溶液；吸收SO₂，防止造成空气污染．

点评 本题主要考查了探究SO₂的化学性质实验操作，掌握实验的原理及二氧化硫的性质是解题的关键，题目难度中等．