Question

[2012·西安交大附中一模]（10分）在學習了硝酸的強氧化性后，某學習小組進行了濃硝酸和硫單質反應的實驗探究。他們根據氧化還原反應原理推測硫的氧化產物，提出三種假設：
I．只有H₂SO₄；
II．只有SO₂；
III．SO₂和H₂SO₄都有。
為了探究是哪一種情況，他們設計了下列實驗流程及步驟：

①混合氣體用水全部吸收后，測得無含硫、含氮化合物逸出，并將吸收液配成100.00mL溶液。
②取①中所得溶液20.00mL，加足量BaCl₂溶液得白色沉淀0.466 g。
③再取20.00mL①中所得溶液，用NaOH溶液中和，恰好用去0.6 mol/LNaOH溶液30.00 mL。
請回答下列問題：
（1）混合氣體中NO₂氣體被水充分吸收的反應方程式為__________      ____。
（2）①中配制溶液所用到的玻璃儀器除燒杯、量筒外還有______________；配制的100.00 mL溶液中H⁺的物質的量濃度是__________。
（3）收集到的氣體中含有____        ___，假設_______(填“I、II或III”）成立；該實驗中濃硝酸和硫反應的化學方程式為_____________________。

Answer 1

（10分）（1）4NO₂＋O₂＋2H₂O＝4HNO₃
（2）玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管  0.9mol/L
（3）NO₂和SO₂   III  14HNO₃(濃) + 3S2SO₂↑+ H₂SO₄ + 14NO₂ ↑+ 6H₂O

（2）c(H⁺)＝＝0.9mol/L。
（3）SO₂   ～    H₂SO₄  ～ BaSO₄
1mol         1mol       233g
0.002mol     0.002mol   0.466g
n(H⁺)＝n(HNO₃)＋2 n(H₂SO₄)＝n(HNO₃)＋2×0.002mol＝0.9mol/L×20.00×10^-3L
解得n(HNO₃) ＝0.014mol，n(NO₂)＝n(HNO₃) ＝0.014mol
生成0.014mol NO₂，N原子得到電子的物質的量為0.014mol；而生成0.002mol SO₂，S原子失去電子的物質的量為0.008mol，根據電子守恒可知，氧化產物還應有H₂SO₄，其物質的量為（0.014mol﹣0.008mol）/6＝0.001mol，再據原子守恒可寫出該反應的化學方程式為：14HNO₃(濃) + 3S2SO₂↑+ H₂SO₄ + 14NO₂ ↑+ 6H₂O。