Question

【題目】某化學興趣小組利用銅跟濃硫酸反應，探究SO2的部分性質，實驗裝置如圖所示。

(1)裝置A中發生的化學反應的化學方程式為________________________________。

(2)裝置B的作用是貯存多余的氣體，B中廣口瓶內應盛放的液體是________(填序號)；

①水 ②飽和的NaHSO3溶液 ③NaOH溶液 ④酸性KMnO4

(3)裝置C和D中產生的現象相同，但原因卻不同。C中是由于SO2與溶液中的NaOH反應使堿性減弱，而D中則是由于SO2具有____________性。

(4)裝置D中試管口塞一團棉花，棉花中應浸有一種液體，其作用是____________。

(5)若實驗中用一定質量的銅片和25.0 mL 18.0 mol·L－1的濃硫酸在加熱條件充分反應，最終銅片與硫酸均有剩余。假定反應前后溶液的體積不變，設剩余硫酸的濃度為d mol·L－1，現向反應后溶液中緩慢加入硝酸鉀固體，充分攪拌直到剩余銅片恰好完全反應，反應消耗硝酸鉀____________mol(用含d的代數式表示)。

(6)SO2氣體為無色氣體，有強烈刺激性氣味，是大氣主要污染物之一，具有一定的還原性，探究SO2氣體還原Fe3＋、I2可以使用的藥品和裝置如圖所示：

在上述裝置中通入過量的SO2，為了驗證A中SO2與Fe3+發生了氧化還原反應，取A中的溶液，分成兩份，并設計了如下實驗：

方案①：往第一份試液中加入少量酸性KMnO4溶液，紫紅色褪去。

方案②：往第二份試液中加入KSCN溶液，不變紅，再加入新制的氯水，溶液變紅。

上述方案不合理的是_________，(填①或②)不合理的原因是____________。

(7)在上述裝置中能表明SO2的還原性強于I2的現象是____________。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(濃) △ CuSO4+SO2↑+2H2O ② 漂白(或漂白性) 吸收多余的SO2防止污染環境 d/80 (或0.0125d 、1.25×10-2d等 ) ① 過量的SO2能與高錳酸鉀溶液反應，使紫色褪去(或亞硫酸與高錳酸鉀溶液反應，使紫色褪去) B中溶液藍色褪去

【解析】

濃硫酸具有強氧化性，在加熱條件下與銅發生氧化還原反應：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O，反應生成的SO2具有酸性和還原性，可用排飽和NaHSO3溶液收集，具有漂白性，可使品紅溶液褪色，隨著反應的進行，硫酸濃度不斷降低，稀硫酸與銅不反應，結合題目要求和相關物質的性質解答該題。

(1)濃硫酸具有強氧化性，在加熱條件下與銅發生氧化還原反應：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O；

(2)SO2易溶于水，具有酸性和還原性，可與酸性KMnO4、Na2SO3溶液反應，難溶于水飽和的NaHSO3溶液，可用排飽和NaHSO3溶液收集，故答案為②；

(3)SO2溶液具有酸性，可與NaOH溶液反應，發生：SO2+2OH-=SO32-+H2O，則滴加酚酞的氫氧化鈉溶液褪色，具有漂白性，可使品紅溶液褪色；

(4)二氧化硫有毒，不能排放到空氣中，能與氫氧化鈉溶液反應，則棉花上可浸有氫氧化鈉溶液，防止污染空氣；

(5)濃H2SO4與銅反應的過程中，濃度會變稀，而稀硫酸不與銅反應，所以會有剩余，加入硝酸鉀后，硝酸根離子在氫離子存在情況下有強氧化性，能與銅反應，剩余硫酸濃度為dmol/L，則硫酸物質的量=0.025L×dmol/L=0.025dmol，由離子反應：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可知反應消耗硝酸鉀的物質的量為0.025mol×2=0.0125dmol；

(6)二氧化硫有還原性，高錳酸鉀有強氧化性，二氧化硫能與高錳酸鉀發生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，Fe2+也使高錳酸鉀溶液褪色，故答案為方案①，不合理的原因是過量的SO2也能使KMnO4溶液褪色；

(7)I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4二氧化硫能使含有碘的淀粉溶液褪色，說明發生了氧化還原反應，碘是氧化劑，二氧化硫是還原劑，還原劑的還原性大于還原產物的還原性，故能表明SO2的還原性強于I2的現象是裝置B中溶液藍色褪去。