Question

二氧化硫是重要的工业原料,探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。
(1)工业上用黄铁矿(FeS₂,其中S元素为-l价)在高温下和氧气反应制备SO₂:4FeS₂+11O₂8SO₂+2Fe₂O₃,该反应中被氧化的元素是　　　　(填元素符号)。当该反应转移2.75 mol电子时,生成的二氧化硫在标准状况下的体积为　　　　L。 
(2)实验室中用下列装置测定SO₂催化氧化为SO₃的转化率。(已知SO₃熔点为16.8 ℃,假设气体进入装置时分别被完全吸收,且忽略空气中CO₂的影响。)

①简述使用分液漏斗向圆底烧瓶中滴加浓硫酸的操作是                         。
②实验过程中,需要通入氧气。试写出一个用如图所示装置制取氧气的化学方程式                              。

③当停止通入SO₂,熄灭酒精灯后,需要继续通一段时间的氧气,其目的是           。
④实验结束后,若装置D增加的质量为m g,装置E中产生白色沉淀的质量为n g,则此条件下二氧化硫的转化率是　　　　(用含字母的代数式表示,不用化简)。
(3)某学习小组设计用如图装置验证二氧化硫的化学性质。

①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为                              。
②为验证二氧化硫的还原性,充分反应后,取试管b中的溶液分成三份,分别进行如下实验:
方案Ⅰ:向第一份溶液中加入AgNO₃溶液,有白色沉淀生成
方案Ⅱ:向第二份溶液加入品红溶液,红色褪去
方案Ⅲ:向第三份溶液加入BaCl₂溶液,产生白色沉淀
上述方案中合理的是　　　　(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式为                                                     。
③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时,该溶液中c(Na⁺)=　　　　(用含硫微粒浓度的代数式表示)。

Answer 1

(1)S、Fe　11.2
(2)①打开分液漏斗上的活塞,旋开分液漏斗的旋塞,缓慢滴加。
②2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑或2KClO₃2KCl+3O₂↑
③使残留在装置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸收
④×100%
(3)①a试管中有淡黄色沉淀生成
②Ⅲ　Cl₂+SO₂+2H₂O4H⁺+2Cl^-+S
③2c(S)+c(HS)

(1)4FeS₂+11O₂8SO₂+2Fe₂O₃,该反应中被氧化的元素是S、Fe;设生成二氧化硫的体积是x L。
4FeS₂+11O₂8SO₂ +2Fe₂O₃　转移电子
179.2 L       44 mol
x L          2.75 mol
x=11.2。
(2)①打开分液漏斗上的活塞,旋开分液漏斗的旋塞,缓慢滴加。
②加热KMnO₄固体或KClO₃和MnO₂的固体混合物;
③使残留在装置中的SO₂和SO₃被充分吸收。
④在冰水状态下,SO₃呈固态,所以装置D增加的质量即为SO₃的质量,n(SO₃)= mol,装置E由于吸收了SO₂而生成BaSO₄白色沉淀,n(SO₂)=n(BaSO₄)= mol,由2SO₂+O₂2SO₃知,该反应消耗掉的n(SO₂)=n(SO₃)=  mol,所以二氧化硫的转化率为:×100%。
(3)①Na₂S和SO₂发生氧化还原反应生成单质硫沉淀。
②Ⅲ合理,因为该白色沉淀为BaSO₄,来源就是SO₂被氧化;而方案Ⅰ:白色沉淀为AgCl,与SO₂的还原性无关;方案Ⅱ验证的是SO₂的漂白性。
③根据电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(OH^-)+2c(S)+c(HS),又溶液显中性,c(H⁺)=c(OH^-),所以c(Na⁺)=2c(S)+c(HS)。