Question

SiO₂、SO₂和CO₂都是酸性氧化物，它们的化学性质有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也有一定相似性．某兴趣小组用如图所示装置进行Mg与
SO₂反应的实验．
（1）选择制取SO₂的合适试剂

 

（填编号）．
①浓HCl          ②浓H₂SO₄
③Na₂SO₃固体      ④CaSO₃固体
（2）上述装置还可优化，优化的方法是

 

．
实验后装置C中所得溶液离子浓度关系一定正确的是（选填字母）

 

．
A．（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），
B．（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
C．（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+（OH^-），
D．（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（3）甲同学推测Mg与SO₂的反应与CO₂相似，则该反应方程式为

 

．
乙同学的推测是：2Mg+3SO₂

△  .

2MgSO₃+S；
丙同学的推测是：3Mg+SO₂

△  .

2MgO+MgS，
要验证甲、乙、丙三位同学的推测是否正确，丁同学作如下实验探究：
已知：MgSO₃和MgS都是微溶于水，能与盐酸发生复分解反应放出气体；
限选试剂：2mol/L HCl、2mol/L HNO₃、蒸馏水、2mol/L NaOH、品红溶液、澄清石灰水、2mol/L CuSO₄；仪器和用品自选．请填写下表中的空格：

序号	实验步骤	预期现象和结论
①	取少量反应后所的固体于试管I中
②	向试管I中的固体慢慢滴加   ， 试管I口塞上带导管的单孔塞，并将导管通入盛有   的试管Ⅱ中．	若试管I中   的，则丙同学推测正确． 若试管I中的固体未完全溶解，且   ，则乙同学推测正确．

根据上述实验探究，能证明甲同学推测正确的操作和预期现象是

 

．
（4）上述实验需要50mL，2mol/L的HCl，配制时应选用

 

（10mL，25mL，50mL或100mL）量筒量取36.5%，密度1.19g/mL的浓盐酸的体积．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,盐类水解的应用,二氧化硫的化学性质,实验装置综合

专题：实验设计题

分析：（1）根据实验室制备SO₂的原理，强酸制弱酸；
（2）硫酸和亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫和水，所以在二氧化硫气体中含有水蒸气，水蒸气影响镁的化学反应，所以应在A、B之间加一个干燥管；根据溶液C是氢氧化钠吸收多余的二氧化硫所得的溶液，应该生成亚硫酸钠溶液，根据亚硫酸钠溶液中SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃导致溶液呈碱性，所以溶液中存在和H₂SO₃、HSO₃^-，在Na₂SO₃溶液中存在电荷守恒和物料守恒，根据电荷守恒和物料守恒判断；
（3）根据Mg与CO₂的反应知：Mg与SO₂反应能生成氧化镁与单质硫；可根据反应产物的性质进行验证甲、乙、丙三位同学的推测是否正确；
（4）根据溶液稀释前后溶质的质量或物质的量不变解答．

解答： 解：（1）因SO₂的溶解度较大，应选用浓度较大的H₂SO₄溶液；为了使反应顺利进行须选择Na₂SO₃固体与硫酸反应（CaSO₃固体与硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水），故选：②③；
（2）硫酸和亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫和水，所以在二氧化硫气体中含有水蒸气，水蒸气影响镁的化学反应，所以应在A、B之间加一个干燥管；
溶液C是氢氧化钠吸收多余的二氧化硫生成亚硫酸钠溶液，在Na₂SO₃溶液中由于SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃导致溶液呈碱性，所以溶液中存在和H₂SO₃、HSO₃^-，
A．根据电荷守恒得c（ Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），又Na₂SO₃溶液中由于SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃导致溶液呈碱性，所以c（OH^-）＞c（H⁺），故（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故A错误；
B．Na₂SO₃溶液中由于SO₃^2-水解生成HSO₃^-和H₂SO₃导致溶液呈碱性，所以c（OH^-）＞c（H⁺），故B错误；
C．根据电荷守恒得c（ Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），根据物料守恒得c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃），所以得2c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（H⁺）=c（OH^-），故C错误；
D．根据电荷守恒得c（ Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故D正确；
故答案为：在A和B之间未连接一干燥装置；D；
（3）根据Mg与CO₂的反应知：Mg与SO₂反应能生成氧化镁与单质硫，反应方程式为：2Mg+SO₂

△   .

2MgO+S，欲验证甲、乙、丙三位同学的推测是否正确，可根据反应产物的性质进行检验，MgSO₃、MgO、MgS均溶于盐酸，硫不溶于盐酸；MgSO₃与盐酸反应生成二氧化硫能使品红溶液褪色；若甲同学推测正确，加过量2mol/L盐酸MgO溶于盐酸但不生成二氧化硫，硫不溶于盐酸，现象为固体未完全溶解且品红溶液不褪色；若乙同学的推测是正确的，加过量2mol/L盐酸后MgSO₃溶于盐酸且生成二氧化硫，硫不溶于盐酸，现象为固体未完全溶解且品红溶液褪色；若丙同学的推测是正确的，加过量2mol/L盐酸MgO、MgS溶于盐酸但不生成二氧化硫，现象为固体完全溶解且品红溶液不褪色，故答案为：2Mg+SO₂

△   .

2MgO+S；

②

2mol/L 盐酸至过量； 品红

固体完全溶解； 品红溶液褪色；

向反应后所得固体加过量2mol/L盐酸，固体未完全溶解且品红溶液不褪色（或反应后固体未完全溶解于盐酸且无气体产生）；
（4）设需浓盐酸的体积为x，
2mol/L×50mL×10^-3×36.5g/mol=1.19g/mL×x×36.5%，解得x=8.4mL，配制时应选用量筒的规格应稍大于8.4mL，故应选10mL的量筒，故答案为：10mL．

点评：本题以信息为载体，考查了学生分析问题的能力，难度较大，会从教材中找出问题原型，对信息进行迁移来解决问题．