Question

3．某学生对Na₂SO₃与AgNO₃在不同pH下的反应进行探究．
（1）测得Na₂SO₃溶液pH=10，AgNO₃溶液pH=5，二者发生水解的离子分别是SO₃^2-、Ag⁺．
（2）调节pH，实验记录如下：

实验	pH	现象
A	10	产生白色沉淀，稍后溶解，溶液澄清
B	6	产生白色沉淀，一段时间后，沉淀未溶解
c	2	产生大量白色沉淀，一段时间后，产生海绵状棕黑色物质X

查阅资料得知：
①Ag₂SO₃：白色，难溶于水，溶于过量Na₂SO₃的溶液
②Ag₂O：棕黑色，不溶于水，能和酸反应，它和盐酸反应的化学方程式为：Ag₂O+2HCl=2AgCl+H₂O．
（3）该同学推测a中白色沉淀为Ag₂SO₄，依据是空气中的氧气可能参与反应，则生成硫酸银沉淀的离子方程式为2Ag⁺+O₂+2SO₃^2-=Ag₂SO₄↓+SO₄^2-．
该同学设计实验确认了a、b、c中的白色沉淀不是Ag₂SO₄，实验方法是：取b、c中白色沉淀，置于Na₂SO₃溶液中，沉淀溶解．另取Ag₂SO₄固体置于足量Na₂SO₃溶液中，未溶解．
（4）将c中X滤出、洗净，为确认其组成，实验如下：
I．向X中滴加稀盐酸，无明显变化
Ⅱ．向X中加入过量浓HNO₃，产生红棕色气体
Ⅲ．用Ba（NO₃）₂溶液、BaCl₂溶液检验Ⅱ中反应后的溶液，前者无变化，后者产生白色沉淀
①实验I的目的是证明X不是Ag₂O．
②根据实验现象，分析X是Ag．
③Ⅱ中反应的化学方程式是Ag+2HNO_3（浓）=AgNO₃+NO₂↑+H₂O．
（5）该同学综合以上实验，分析产生X的原因，认为随着酸性的增强．+4价硫的还原性增强，能被+1价银氧化．通过进一步实验确认了这种可能性，实验如下：
①通入Y后，瓶中白色沉淀转化为棕黑色，气体Y是SO₂．
②白色沉淀转化为X的化学方程式是Ag₂SO₃+H₂O$\frac{\underline{\;H+\;}}{\;}$2Ag+H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）Na₂SO₃为强碱弱酸盐，在溶液中水解显碱性，AgNO₃为强酸弱碱盐，在溶液中水解显酸性；
（2）②Ag₂O为碱性氧化物和酸反应生成盐和水；
（3）亚硫酸根离子具有还原性，氧气具有氧化性，Na₂SO₃与AgNO₃以及空气中的氧气反应生成硫酸银；设计实验确认白色沉淀是否为Ag₂SO₄，根据Ag₂SO₃白色，难溶于水，溶于过量Na₂SO₃的溶液分析，设计对照试验；
（4）①亚硫酸银能分解生成氧化银，溶液的pH=2，产生大量白色沉淀，一段时间后，产生海绵状棕黑色物质X，向X中滴加稀盐酸，无明显变化，说明X不是Ag₂O，因氧化银和盐酸生成白色氯化银沉淀和水；②向X中加入过量浓HNO₃，产生红棕色气体为NO₂，说明为银和硝酸的反应，分析X是银；③银和硝酸反应生成硝酸银、二氧化氮、水；
（5）①溶液的酸性增强，+4价硫的还原性增强，能被+1价银氧化，+4价硫的氧化物为二氧化硫；
②酸性增强．+4价硫的亚硫酸银，被+1价银氧化生成银和硫酸．

解答 解：（1）Na₂SO₃为强碱弱酸盐，在溶液中水解显碱性，则溶液的pH=10，其水解离子方程为：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，AgNO₃为强酸弱碱盐，在溶液中pH=5，其水解离子方程为：Ag⁺+H₂O?H⁺+AgOH，
故答案为：SO₃^2-、Ag⁺；
（2）②Ag₂O为碱性氧化物，和盐酸反应生成氯化银和水，反应为：Ag₂O+2HCl=2AgCl+H₂O，
故答案为：Ag₂O+2HCl=2AgCl+H₂O；
（3）亚硫酸根离子具有还原性，氧气具有氧化性，溶液的pH=10，Na₂SO₃被氧气氧化，Na₂SO₃与AgNO₃以及空气中的氧气反应：2Ag⁺+O₂+2SO₃^2-=Ag₂SO₄↓+SO₄²，Ag₂SO₃白色，难溶于水，溶于过量Na₂SO₃的溶液，取B、C中白色沉淀，置于Na₂SO₃溶液中，沉淀溶解，说明B、C中白色沉淀为Ag₂SO₃，另取Ag₂SO₄固体，同样条件置于足量Na₂SO₃溶液中，进行对照试验，发现沉淀不溶解，
故答案为：2Ag⁺+O₂+2SO₃^2-=Ag₂SO₄↓+SO₄^2-；Na₂SO₃；
（4）①氧化银能和盐酸生成白色氯化银沉淀和水，溶液的pH=2，产生大量白色沉淀，一段时间后，产生海绵状棕黑色物质X，向X中滴加稀盐酸，无明显变化，说明X不是Ag₂O，
故答案为：证明X不是Ag₂O；
②向X中加入过量浓HNO₃，产生红棕色气体为NO₂，X与浓硝酸发生氧化还原反应，X只能为金属单质，只能为银，故答案为：Ag；
③向X中加入过量浓HNO₃，产生红棕色气体为NO₂，银和硝酸反应，氮元素从+5变为+4价，同时生成硝酸银和水，反应为：Ag+2HNO_3（浓）=AgNO₃+NO₂↑+H₂O，
故答案为：Ag+2HNO_3（浓）=AgNO₃+NO₂↑+H₂O；
（5）①海绵状棕黑色物质X为Ag，产生Ag的原因，可能为随着酸性的增强．+4价硫的还原性增强，能被+1价银氧化，实验确认，可通+4价硫的氧化物二氧化硫进行实验确认，通入二氧化硫后，瓶中白色沉淀Ag₂SO₃转化为棕黑色Ag，
故答案为：SO₂；
②X为Ag，白色沉淀转化为X，为在酸性条件下，亚硫酸银中+4价的硫，被+1价银氧化生成银和硫酸，反应为：Ag₂SO₃+H₂O$\frac{\underline{\;H+\;}}{\;}$2Ag+H₂SO₄，
故答案为：Ag₂SO₃+H₂O$\frac{\underline{\;H+\;}}{\;}$2Ag+H₂SO₄．

点评 本题考查了盐的水解原理的应用、氧化还原反应等知识，侧重于学生的分析能力的考查，掌握硫、氮及其化合物的性质是解答的关键，题目难度中等．