Question

7．某兴趣小组设计SO₂实验方案做以下化学实验．
Ⅰ．实验方案一
（1）将SO₂通入水中形成“SO₂─饱和H₂SO₃溶液”体系，此体系中存在多个含硫元素的平衡，分别用平衡方程式表示为SO₂+H₂O H₂SO₃； H₂SO₃ H⁺+HSO₃^-；HSO₃^- H⁺+SO₃^2-．
（2）已知：葡萄酒中有少量SO₂可以做抗氧化剂[我国国家标准（GB2760-2014）规定葡萄酒中SO₂的残留量≤0.25g/L]．
利用SO₂的漂白性检测干白葡萄酒（液体为无色）中的SO₂或H₂SO₃．设计如下实验：

实验结论：干白葡萄酒不能使品红溶液褪色，原因为：干白中二氧化硫或亚硫酸含量太少．
Ⅱ．实验方案二
如下图是在实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出．

（1）装置B中试剂X是浓硫酸，装置D中盛放NaOH溶液的作用是吸收未反应的SO₂，防止污染空气．
（2）关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体，检验SO₂与Na₂O₂反应是否有氧气生成的方法是将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃．
（3）关闭弹簧夹1后，打开弹簧夹2，残余气体进入E、F中，能说明I^-还原性弱于SO₂的现象为E中溶液蓝色褪去；发生反应的离子方程式是SO₂+I₂+2H₂O=2I^-+SO₄^2-+4H⁺．
Ⅲ．实验方案三
用电化学法模拟工业处理S0₂．将硫酸工业尾气中的S0₂通入下图装置（电极均为惰性材料）进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能，

（1）M极发生的电极反应式为SO₂+2H₂O-2e ^-═SO₄^2-+4H⁺．
（2 ） 若使该装置的电流强度达到2.0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为0.014L（已知：1个e所带电量为1.6×10^-19C）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）存在二氧化硫气体的溶解平衡，亚硫酸的电离平衡，亚硫酸氢根的电离平衡；
（2）1滴饱和亚硫酸溶液滴入3mL品红溶液中不褪色，而1滴品红溶液滴入3mL饱和亚硫酸溶液中褪色，说明二氧化硫或亚硫酸的含量会影响漂白效果；
Ⅱ．A中制备二氧化硫，X干燥二氧化硫，C中检验SO₂与Na₂O₂反应是否有氧气，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气．E装置验证二氧化硫的还原性，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气；
Ⅲ．（1）本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M电极为负极，N电极为正极，M电极上二氧化硫失去电子氧化生成SO₄^2-，根据原子守恒会电荷守恒可知，有水参加反应，有氢离子生成；
（2）根据电流计算电量，再计算转移电子物质的量，根据电子转移守恒计算通入二氧化硫物质的量，进而计算体积．

解答 解：Ⅰ．（1）存在二氧化硫气体的溶解平衡，亚硫酸的电离平衡，亚硫酸氢根的电离平衡，平衡方程式有：SO₂+H₂O H₂SO₃； H₂SO₃ H⁺+HSO₃^-；HSO₃^- H⁺+SO₃^2-，
故答案为：SO₂+H₂O H₂SO₃； H₂SO₃ H⁺+HSO₃^-；HSO₃^- H⁺+SO₃^2-；
（2）1滴饱和亚硫酸溶液滴入3mL品红溶液中不褪色，而1滴品红溶液滴入3mL饱和亚硫酸溶液中褪色，说明二氧化硫或亚硫酸的含量会影响漂白效果，干白葡萄酒不能使品红溶液褪色，原因为：干白中二氧化硫或亚硫酸含量太少，
故答案为：干白中二氧化硫或亚硫酸含量太少；
Ⅱ．A中制备二氧化硫，X干燥二氧化硫，C中检验SO₂与Na₂O₂反应是否有氧气，D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气．E装置验证二氧化硫的还原性，F装置验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气．
（1）装置B中试剂X干燥氯气，盛放试剂是浓硫酸，装置D中盛放NaOH溶液的作用是：吸收未反应的SO₂，防止污染空气，
故答案为：浓硫酸；吸收未反应的SO₂，防止污染空气；
（2）检验SO₂与Na₂O₂反应是否有氧气生成的方法是：将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃，
故答案为：将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃；
（3）能说明I^-还原性弱于SO₂的现象为：E中溶液蓝色褪去，发生反应的离子方程式是：SO₂+I₂+2H₂O=2I^-+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：E中溶液蓝色褪去； SO₂+I₂+2H₂O=2I^-+SO₄^2-+4H⁺；
Ⅲ．（1）本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M电极为负极，N电极为正极，M电极上二氧化硫失去电子氧化生成SO₄^2-，根据原子守恒会电荷守恒可知，有水参加反应，有氢离子生成，电极反应式为：SO₂+2H₂O-2e ^-═SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e ^-═SO₄^2-+4H⁺；
（2）转移电子物质的量为（2A×60s÷1.6×10^-19C）÷6.02×10²³mol^-1，则需要氧气体积为：[（2A×60s÷1.6×10^-19C）÷6.02×10²³mol^-1]÷2×22.4L/mol≈0.014L，
故答案为：0.014．

点评 本题考查物质性质探究实验、原电池原理及计算等，掌握物质的性质理解原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有扎实的基础与分析问题、解决问题的能力．