Question

5．（1）某校研究性学习小组同学用如图1所示实验时发现BaCl₂溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸．二氧化硫通入氯化钡溶液中理论上不产生沉淀，实际因受到空气和溶液中氧气的影响而产生沉淀．
①写出加热时试管中发生反应的化学方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②用离子方程式表示生成该白色沉淀的原因：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺．

（2）为了避免产生沉淀，某化学小组设计了如图2所示的实验装置．请回答下列问题：
①检查装置A气密性的方法是关闭活塞，向长颈漏斗中加水，直至形成一段水柱，和试管内液面产生高度差，一段时间内高度差不变化，说明气密性良好；
②装置B中反应开始前，应进行的操作是检验D装置中导管冒出的氢气纯度；
③装置C中苯的作用是将BaCl₂溶液与空气隔离，防止H₂SO₃被氧化全；
④装置B中反应结束后，需再打开装置A中活塞，将产生的氢气导入后续装置一段时间，目的是赶尽装置中的SO₂使其被D中NaOH溶液吸收，防止污染空气；
⑤一同学取实验后的C中溶液少许，滴加一种无色溶液，也产生不溶于盐酸的白色沉淀，滴加的试剂不可能是下列物质中的ABD，
A、NaOH溶液　　　　B、新制氯水　　　　C、H₂O₂溶液      D、酸性KMnO₄溶液
⑥若D中NaOH溶液恰好完全反应生成NaHSO₄溶液，写出该溶液中的平衡方程式H₂O?H+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，该溶液呈酸性，则溶液中离子浓度大小顺序为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）①加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
②二氧化硫、氧气、水和钡离子反应生成硫酸钡沉淀和稀硫酸；
（2）①利用压强差检验装置的气密性；
②B中充入氢气的目的是排出氧气对二氧化硫的干扰，所以装置B中反应开始前要检验氢气纯度；
③苯能隔绝氯化钡溶液和空气接触；
④二氧化硫有毒，用氢气将装置中二氧化硫排尽；
⑤滴加无色溶液，所以要排除有色溶液，二氧化硫具有还原性，能被强氧化性物质氧化生成硫酸根离子，硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀；
⑥NaHSO₃溶液存在H₂O的电离、NaHSO₃的电离和水解三个平衡；溶液显酸性，电离大于水解，亚硫酸氢根离子水解和电离程度都较小，钠离子不水解，据此判断离子浓度大小．

解答 解：（1）①加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②亚硫酸钡能溶于稀盐酸，所以生成的沉淀只能是硫酸钡，二氧化硫、氧气、水和钡离子反应生成硫酸钡沉淀和稀硫酸，离子方程式为2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺，
故答案为：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4H⁺；
（2）①利用压强差检验装置的气密性，其检验方法是关闭活塞，向长颈漏斗中加水，直至形成一段水柱，和试管内液面产生高度差，一段时间内高度差不变化，说明气密性良好，
故答案为：关闭活塞，向长颈漏斗中加水，直至形成一段水柱，和试管内液面产生高度差，一段时间内高度差不变化，说明气密性良好；
②二氧化硫在水溶液中易被氧气氧化生成硫酸，所以B中充入氢气的目的是排出氧气对二氧化硫的干扰，则装置B中反应开始前要检验氢气纯度，
故答案为：检验D装置中导管冒出的氢气纯度；
③苯密度比水小，在氯化钡溶液的上层，可以起到隔离空气的作用，故答案为：将BaCl₂溶液与空气隔离，防止H₂SO₃被氧化；
④二氧化硫有毒，为了防止造成污染，在实验结束时要再次打开活塞，将产生的氢气导入后续装置一段时间，让SO₂全部被氢氧化钠吸收以防止污染，
故答案为：赶尽装置中的SO₂使其被D中NaOH溶液吸收，防止污染空气；
⑤从实验结果看，应该加入的是具有氧化性的溶液，又因该溶液为无色，故为H₂O₂溶液，故选ABD；
⑥NaHSO₃溶液存在H₂O的电离、NaHSO₃的电离和水解三个平衡，平衡方程式为H₂O?H+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-；
溶液显酸性，则c（H⁺）＞c（OH^-），电离大于水解，且水还电离出氢离子，钠离子不水解，亚硫酸氢根离子电离和水解程度都较小，所以溶液中离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案为：H₂O?H+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-；c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

点评 本题考查性质实验方案评价，侧重考查学生分析、判断及基本操作能力，明确实验原理及物质性质是解本题关键，知道流程图中各个仪器作用及实验目的，难点是离子浓度大小比较，题目难度中等．