Question

15．二氧化硫是重要的工業(yè)原料，探究其制備方法和性質具有非常重要的意義．

（1）工業(yè)上用黃鐵礦（FeS₂，其中S元素為-l價）在高溫下和氧氣反應制備SO₂：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃
，該反應中被氧化的元素是Fe、S（填元素符號）．
（2）實驗室中用下列如圖1裝置測定SO₂催化氧化為SO₃，的轉化率．（已知SO₃熔點為16.8℃，假設氣體進入裝置時分別被完全吸收，且忽略空氣中CO₂的影響．）
①實驗過程中，需要通入氧氣．試寫出一個用圖2所示裝置制取氧氣的化學方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
②當停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，需要繼續(xù)通一段時間的氧氣，其目的是通入足量O₂，將裝置內的SO₂和SO₃排入后面的裝置，減少實驗誤差．
③實驗結束后，若裝置D增加的質量為m g，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質量為n g，即可計算二氧化硫的轉化率$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}$×100%．
（3）某學習小組設計用如圖3裝置驗證二氧化硫的化學性質．
①能說明二氧化硫具有氧化性的實驗現(xiàn)象為試管a中出現(xiàn)淡黃色渾濁．
②為驗證二氧化硫的還原性，充分反應后，取試管b中的溶液分成三份，分別進行如下實驗：
方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品紅溶液，紅色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀上述方案中合理的是III（填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．
③當通入二氧化硫至試管c中溶液顯中性時，該溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）氧化還原反應中，化合價升高的元素在反應中被氧化；
（2）①氯酸鉀受熱分解可以獲得氧氣；
②為確保實驗的準確度，要保證二氧化硫和三氧化硫的量的測定準確；
③根據(jù)質量守恒以及轉化率=$\frac{轉化為三氧化硫的二氧化硫的量}{二氧化硫的總量}$×100%來計算；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低價的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應；
②氯氣具有氧化性，可以將二氧化硫氧化到最高價的硫酸；
③根據(jù)溶液中的電荷守恒來回答．

解答 解：（1）氧化還原反應4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合價升高的Fe、S元素在反應中被氧化，
故答案為：Fe、S；
（2）①用圖2所示裝置制取氧氣，即加熱固體的方法制氧氣，可以讓氯酸鉀在二氧化錳催化下受熱分解獲得氧氣，方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
 ②為確保實驗的準確度，要保證二氧化硫和三氧化硫的量的測定準確，當停止通入SO₂，熄滅酒精燈后，需要繼續(xù)通一段時間的氧氣，可以讓裝置中的二氧化硫和三氧化硫充分被后面的裝置吸收，
故答案為：通入足量O₂，將裝置內的SO₂和SO₃排入后面的裝置，減少實驗誤差；
③裝置D增加的質量為mg，及生成三氧化硫的質量是mg，物質的量是$\frac{mg}{80g/mol}$，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質量為ng，則吸收的二氧化硫的物質的量是$\frac{ng}{233g/mol}$，則二氧化硫的轉化率=$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}$×100%，
故答案為：$\frac{\frac{m}{80}}{\frac{m}{80}+\frac{n}{233}}$×100%；
（3）①二氧化硫具有氧化性，可以和最低價的硫化鈉發(fā)生氧化還原反應，生成淡黃色的沉淀S，
故答案為：試管a中出現(xiàn)淡黃色渾濁；
②方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可能是氯水中的氯離子產(chǎn)生的作用，
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品紅溶液，紅色褪去，可以是氯水中含有的漂白性物質次氯酸起的作用；
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液匯總出現(xiàn)硫酸根離子，是二氧化硫在酸性環(huán)境下和氯水反應生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，所以方案中合理的是III，
故答案為：III；
③將二氧化硫通入到盛有氫氧化鈉的試管c中，所得溶液中存在電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），溶液顯示中性，所以c（H⁺）=c（OH^-），此時：c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
故答案為：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）．

點評 本題考查了二氧化硫性質應用和實驗驗證，實驗設計的步驟和實驗方案的確定應根據(jù)題干要求分析判斷，關鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計算判斷，題目較難．