Question

11．某实验小组同学设计了如图装置，探究生铁与少置浓硫酸反应生成的气体产物．
（1）该实验的操作依次是CAB   （填序号）．
A．加热a试管直到b中澄淸石灰水变浑浊，熄灭酒精灯
B．将生铁丝上提离开液面
C．连接好装置，检验气密性，加人试剂
（2）b中的澄清石灰水变浑浊，甲同学认为产生的肯定是SO₂气体，你是否同意不同意（填“同意”或“不同意）理由是．
（3）乙同学认为该反应过程中产生SO₂、CO₂、H₂三种气体，请用如图所列各装置设计一个实验，来验证所产生的气体．（图中加热装置、夹持仪器省略，除装置⑤外，其他装置试剂均为足量）

A	B	C	D	E

①装置的连接顺序（按产物气流从左至右的方向→E→A→C→D→B（填装置的编号）
②证明生成的气体中存在SO₂的现象是装置①中溶液紫红色变浅说明生成SO₂，相应的离子方程式为5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺
（4）用2L0.3mol•L^-1的NaOH溶液吸收标准状况下的11.2L的SO₂气体生成的Na₂SO₃和NaHSO₃的物质的量之比为1：4
（5）已知常温下H₂SO₃的电离平衡常数为：K_a1=10×10^-1.9   K_a2=10^-7.2计算0.1mol•L^-1NaSO₃溶液的pH
值10.1（忽略SO₃^2-的二级水解）

Answer 1

分析 （1）探究生铁与少置浓硫酸反应生成的气体产物，连接好装置，检验气密性，加人试剂，加热a试管直到b中澄淸石灰水变浑浊，熄灭酒精灯，将生铁丝上提离开液面；
（2）b中的澄清石灰水变浑浊，甲同学认为产生的不一定是SO₂气体，可能是生铁中碳和浓硫酸反应生成了二氧化碳；
（3）①利用E装置进行反应，反应过程中产生SO₂、CO₂、H₂三种气体，通过装置A中高锰酸钾溶液检验二氧化硫存在和除去二氧化硫，其中品红溶液是检验二氧化硫是否除净，通过装置C中澄清石灰水检验和除去二氧化碳气体，通过装置D中浓硫酸干燥气体，通过装置B检验氢气的存在；
②证明生成的气体中存在SO₂的现象是高锰酸钾溶液变浅，二氧化硫具有还原性能还原酸性高锰酸钾；
（4）用2L0.3mol•L^-1的NaOH溶液吸收标准状况下的11.2L的SO₂气体生成的Na₂SO₃和NaHSO₃的物质的量为x、y，结合元素守恒列式计算；
（5）忽略SO₃^2-的二级水解，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，水解平衡常数Kh=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$，据此计算；

解答 解：（1）探究生铁与少置浓硫酸反应生成的气体产物，连接好装置，检验气密性，加人试剂，加热a试管直到b中澄淸石灰水变浑浊，熄灭酒精灯，将生铁丝上提离开液面，该实验的操作依次是CAB，
故答案为：CAB；
（2）生铁中碳和浓硫酸加热反应生成了二氧化碳也可以使澄清石灰水变浑浊，b中的澄清石灰水变浑浊，不一定是二氧化硫，
故答案为：不同意；生铁中的碳与浓硫酸加热会生成CO₂，CO₂也能使澄清石灰水变浑浊；
（3）①利用E装置进行反应，反应过程中产生SO₂、CO₂、H₂三种气体，通过装置A中高锰酸钾溶液检验二氧化硫存在和除去二氧化硫，其中品红溶液是检验二氧化硫是否除净，通过装置C中澄清石灰水检验和除去二氧化碳气体，通过装置D中浓硫酸干燥气体，通过装置B检验氢气的存在，装置的连接顺序是EACDB，
故答案为：EACDB；
②证明生成的气体中存在SO₂的现象是：装置①中溶液紫红色变浅说明生成SO₂ ，相应的离子方程式为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案为：装置①中溶液紫红色变浅说明生成SO₂；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（4）用2L0.3mol•L^-1的NaOH溶液吸收标准状况下的11.2L的SO₂气体生成的Na₂SO₃和NaHSO₃的物质的量为x、y，氢氧化钠物质的量=2L×0.3mol•L^-1=0.6mol，n（SO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，
钠元素守恒：2x+y=0.6
硫元素守恒：x+y=0.5
x=0.1mol，
y=0.4mol，
生成的Na₂SO₃和NaHSO₃的物质的量之比=0.1：0.4=1：4，
故答案为：1：4；
（5）忽略SO₃^2-的二级水解，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，水解平衡常数Kh=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$，
c²（OH^-）=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$×0.1mol/L=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-7.2}}$×01mol/L，
c（OH^-）=10^-3.9mol/L
c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-3.9}}$=10^-10.1，
PH=10.1，
故答案为：10.1；

点评 本题考查了物质组成、物质含量测定、反应产物的实验验证和装置连接顺序，掌握基础是解题关键，题目难度中等．