Question

18．節(jié)日期間因燃放鞭炮會引起空氣中SO₂含量增高，造成大氣污染．實驗小組同學欲測定空氣中SO₂的含量，并探究SO₂的性質．

I．某實驗小組同學擬用如圖1所示簡易裝置測定空氣中SO₂的含量．
實驗操作如下：按圖連接好儀器，檢查裝置氣密性后，在廣口瓶中盛放足量的H₂O₂水溶液，用規(guī)格為20mL的針筒抽氣100次，使空氣中的SO₂被H₂O₂水溶液充分吸收（SO₂+H₂O₂=H₂S0₄）．在吸收后的水溶液中加入足量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥等步驟后進行稱量，得白色固體0.233mg．
（1）計算所測空氣中SO₂含量為0.032mg•L^-1．
（2）已知常溫下BaS0₃的Ksp為5.48x10^-7，飽和亞硫酸溶液中c（S0₃^2-）=6.3x10^-8{mol•L^-1．
有同學認為以上實驗不必用H₂O₂吸收SO₂，直接用O.1mol•L^-1BaCl₂溶液來吸收S0₂即可產(chǎn)生沉淀．請用以上數(shù)據(jù)分析這樣做是否可行c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，不會生成沉淀，不可以用氯化鋇溶液吸收二氧化硫．
U．另一實驗小組同學依據(jù)SO₂具有還原性，推測SO₂能被C1₂氧化生成SO₂C1₂．
用如圖2所示裝置收集滿C1₂，再通入SO₂，集氣瓶中立即產(chǎn)生無色液體，充分反應后，將液體和剩余氣體分離，進行如下研究．
（3）寫出二氧化錳和濃鹽酸反應制取氯氣的離子方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（4）研究反應的產(chǎn)物．向所得液體中加水，出現(xiàn)白霧，振蕩、靜置得到無色溶液．經(jīng)檢驗該溶液中的陰離子（除OH^-外）只有S0₄^2-、C1^-，證明無色液體是SO₂C1₂．
寫出SO₂C1₂與H₂O反應的化學方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（5）研究反應進行的程度．用NaOH溶液吸收分離出的氣體，用鹽酸酸化后，再滴加BaCl₂溶液．產(chǎn)生白色沉淀．
①該白色沉淀的成分是BaSO₄．
②SO₂和C1₂生成SO₂C1₂的反應是可逆反應（填“是”或“不是”），闡述理由由于白色沉淀是BaSO₄，所以反應后的混合氣體中必然存在SO₂和Cl₂兩種氣體．因此SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反應為可逆反應．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)S原子質量守恒，生成硫酸鋇的物質的量就等于二氧化硫的物質的量，計算出空氣中二氧化硫的含量；
（2）根據(jù)亞硫酸鋇的溶度積，比較溶液中的c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）乘積與K_SP（BaSO₃）大小關系，從而判斷是否生成沉淀；
（3）二氧化錳和濃鹽酸反應生成氯氣、氯化錳和水；
（4）SO₂Cl₂與H₂O反應生成硫酸和氯化氫；
（5）SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反應為可逆反應，SO₂Cl₂分解得到的氯氣和二氧化硫在水溶液中發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和氯化氫，硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀．

解答 解：（1）白色沉淀是硫酸鋇沉淀，物質的量是：$\frac{0.233×1{0}^{-3}g}{233g/mol}$=1×10^-6mol，取樣處空氣中SO₂含量為：$\frac{1×1{0}^{-6}mol×64×1{0}^{3}mg/mol}{0.02L×100}$=0.032mg/L，
故答案為：0.032；
（2）因溶液中c（Ba²⁺）=0.1mol/L，c（SO₄^2-）≤6.3×10^-8mol/L，其離子積c（Ba²⁺）×c（SO₄^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，所以直接用直接用0.1mol/L BaCl₂溶液來吸收SO₂不能產(chǎn)生BaSO₃沉淀，
故答案為：c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）≤6.3×10^-9mol/L＜K_SP（BaSO₃）=5.48×10^-7，不會生成沉淀，不可以用氯化鋇溶液吸收二氧化硫；
（3）二氧化錳和濃鹽酸反應的方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（4）SO₂Cl₂與水反應的方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（5）①SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反應為可逆反應，SO₂Cl₂分解得到的氯氣和二氧化硫在水溶液中發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和氯化氫，硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，故答案為：BaSO₄；
②SO₂+Cl_2^?SO₂ Cl₂，由于白色沉淀是BaSO₄，所以反應后的混合氣體中必然存在SO₂和Cl₂兩種氣體，SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反應為可逆反應，
故答案為：是，由于白色沉淀是BaSO₄，所以反應后的混合氣體中必然存在SO₂和Cl₂兩種氣體．因此SO₂和Cl₂生成SO₂Cl₂的反應為可逆反應．

點評 本題為實驗題，考查了二氧化硫的性質，題目難度中等，明確物質的性質是解題關鍵，注意離子檢驗的方法．