Question

14．某研究小组将纯净的SO₂气体通入0.1mol•L^-1的Ba（NO₃）₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀．为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO₂，该小组提出了如下假设：
假设一：溶液中的NO₃^-
假设二：溶液中溶解的O₂；
（1）验证假设一
该小组设计实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象．

实验步骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体．	无现象	假设一成立
实验2：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1Ba（NO3）2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	生成白色沉淀

（2）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO₂体积的变化曲线如图．
实验1中溶液pH变小的原因是SO₂溶于水后生成H₂SO₃；V₁时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是（用离子方程式表示）3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-．
（3）验证假设二
请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论．

实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）：

（4）若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的O₂和KNO₃氧化相同的H₂SO₃溶液（溶液体积变化忽略不计），充分反应后两溶液的pH前者小于（填“大于”或“小于”）后者，理由是反应的离子方程式表明，足量的O₂和NO₃^-分别氧化相同的H₂SO₃，生成的H⁺的物质的量前者大于后者．

Answer 1

分析 （1）根据强酸制取弱酸的原理，亚硫酸是弱酸不能制备盐酸，故实验1无现象；二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-结合生成具有强氧化性的HNO₃，硝酸将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡；
（2）试验1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子，所以溶液的pH减小；试验2中反应生成强电解质硫酸，则实验2的pH更小；
（3）验证假设二，需要用实验1做对比实验，然后做实验3：在盛有未经脱O₂处理的25ml0.1mol/LBaCl₂溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO₂气体，若有白色沉淀生成，则假设二成立；
（4）氧气与亚硫酸反应的离子方程式为：2H₂SO₃+O₂=4H⁺+2SO₄^2-，亚硫酸与硝酸根离子反应的离子方程式为：3H₂SO₃+2NO₃^-=2NO↑+4H⁺+H₂O+3SO₄^2-，根据反应方程式判断两溶液的pH大小．

解答 解：（1）根据强酸制取弱酸的原理，亚硫酸是弱酸不能制备盐酸，故实验1无现象；
二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，H⁺、NO₃^-结合生成具有强氧化性的HNO₃，硝酸将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，从而生成硫酸钡沉淀，
故答案为：无现象；白色沉淀生成；
（2）试验1中，二氧化硫溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸电离出氢离子：H₂SO₃?2H⁺+SO₃^2-，所以溶液的pH减小；试验2发生反应：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-，反应中生成了强酸硫酸，则实验2的pH小于实验1，
故答案为：SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亚硫酸显酸性，故pH值减小；3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-；
（3）验证假设二，需要用实验1做对比实验，然后做实验3：在盛有未经脱O₂处理的25ml0.1mol/LBaCl₂溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO₂气体，若有白色沉淀生成，则假设二成立，即：

实验步骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	无现象	假设二成立
实验3：在盛有未经脱O2处理的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	有白色沉淀生成

，
故答案为：

实验步骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	无现象	假设二成立
实验3：在盛有未经脱O2处理的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	有白色沉淀生成

（4）氧气与亚硫酸反应的离子方程式为：2H₂SO₃+O₂=4H⁺+2SO₄^2-，亚硫酸与硝酸根离子反应的离子方程式为：3H₂SO₃+2NO₃^-=2NO↑+4H⁺+H₂O+3SO₄^2-，根据反应可知，足量的O₂和NO₃^-分步氧化相同的亚硫酸，生成的氢离子的物质的量前者大于后者，所以前者溶液的pH小于后者，
故答案为：小于；反应的离子方程式表明，足量的O₂和NO₃^-分步氧化相同的亚硫酸，生成的氢离子的物质的量前者大于后者．

点评 本题考查了性质实验方案的设计，题目难度中等，明确实验目的及实验原理为解答关键，试题充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，注意掌握物质性质实验方案的设计与评价原则．