Question

4．某实验小组同学欲探究SO₂的性质，并测定空气中SO₂的含量，他们设计如图1实验装置，请你参与探究，并回答问题：

（1）装置中的氨水可吸收多余的SO₂，发生反应的离子方程式是2NH₃•H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O，使用倒立的漏斗能防止倒吸的原因是倒扣的漏斗，椭圆形部分体积较大，具有缓冲作用，能防止倒吸；
（2）装置B用于检验SO₂的漂白性，其中所盛试剂为品红溶液，装置D用于检验SO₂的氧化性性质；
（3）装置C中发生的现象是深黄色的碘水褪色；
（4）如果用盐酸和硫酸钠反应制取二氧化硫，装置如图2所示，其中a导管的作用是，所用硫酸为70%的浓硫酸，不用稀硫酸的原因是二氧化硫在水中的溶解度比较大，浓硫酸具有吸水性，能促使二氧化硫的生成．
（5）他们拟用以下方法（如图3）测定空气中SO₂含量（假设空气中无其他还原性气体）．
方案Ⅰ：
①洗气瓶C中溶液蓝色消失后，若没有及时关闭活塞A，则测得的SO₂含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
方案Ⅱ：

②实验中若通过的空气的体积为33.6L（已换算成标准状况），最终所得固体质量为0.233g，试通过计算确定该空气中二氧化碳的含量是否合格（计算过程）：不合格．（空气中二氧化碳的体积分数小于0.05%表示合格）

Answer 1

分析 探究SO₂的性质实验流程：在装置A₁中Cu与浓硫酸共热发生反应反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，生成硫酸铜、二氧化硫气体和水，B、C、D分别检验SO₂的漂白性、还原性和氧化性，装置B用品红溶液检验漂白性，在装置C中SO₂与碘水发生反应：I₂+SO₂+2H2O=H₂SO₄+2HI，检验二氧化硫的还原性，在装置D中发生反应：SO₂+2H₂S=3S↓+H₂O，检验二氧化硫的氧化性，在装置E中用碱性的氨水吸收尾气．
（1）二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱溶液反应生成盐和水，易发生倒吸，为了防止倒吸，可以在导管中连接体积较大的容器；
（2）二氧化硫具有漂白性，如果B中品红溶液褪色，证明混合气体中含有二氧化硫气体；装置D用于检验SO₂的氧化性；
（3）装置C中SO₂与碘水发生反应I₂+SO₂+2H2O=H₂SO₄+2HI，碘水褪色；
（4）a导管的作用是平衡分液漏斗和蒸馏烧瓶间的压强，使液体顺利流下，二氧化硫在水中的溶解度比较大，浓硫酸具有酸性和吸水性；
（5）方案Ⅰ：①没有及时关闭活塞A，则通过流量计的气体中的二氧化硫不能全部被吸收；
方案Ⅱ：②生成的沉淀0.233g是硫酸钡，根据n=$\frac{m}{M}$计算硫酸钡的物质的量，根据硫元素守恒，可知n（SO₂）=n（H₂SO₄）=n（BaSO₄），根据V=nVm计算二氧化硫的体积，利用体积分数定义计算判断是否合格．

解答 解：（1）二氧化硫有毒不能直接排空，且二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱溶液反应生成无毒的盐和水，所以用氨水吸收二氧化硫，离子方程式为：2NH₃•H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O，由于二氧化硫气体极易溶于氨水，导致装置内压强急剧降低，外界大气压压着液体进入，产生倒吸现象，用倒扣的漏斗，椭圆形部分体积较大，具有缓冲作用，能防止倒吸，
故答案为：2NH₃•H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；倒扣的漏斗，椭圆形部分体积较大，具有缓冲作用，能防止倒吸；
（2）装置B用于检验SO₂的漂白性，SO₂能与某些有色物质如品红结合形成无色的物质，因此SO₂有漂白性，在装置B用品红溶液检验，在装置D中发生反应：SO₂+2H₂S=3S↓+H₂O，反应中SO₂是氧化剂，表现氧化性，H₂S是还原剂，表现还原性，
故答案为：品红溶液；氧化性；
（3）在装置C中SO₂与碘水发生反应：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，深黄色的碘水褪色，
故答案为：深黄色的碘水褪色；
（4）a导管连接分液漏斗和蒸馏烧瓶，其作用是平衡分液漏斗和蒸馏烧瓶间的压强，使液体顺利流下，常温下，1体积水中溶解40体积的二氧化硫，不用稀硫酸制取二氧化硫的原因是二氧化硫在水中的溶解度比较大，浓硫酸具有吸水性，能促使二氧化硫的生成，
故答案为：平衡分液漏斗和蒸馏烧瓶间的压强，使液体顺利流下；二氧化硫在水中的溶解度比较大，浓硫酸具有吸水性，能促使二氧化硫的生成；
（5）①洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，则通入尾气的体积增大，因此SO₂含量偏低，
故答案为：偏低；
方案Ⅱ：②0.233g硫酸钡的物质的量为$\frac{0.233g}{233g/mol}$=0.001mol，根据硫元素守恒，可知n（SO₂）=n（H₂SO₄）=n（BaSO₄）=0.01mol，故二氧化硫的体积为0.01mol×22.4L/mol=0.0224L，二氧化硫的体积分数为$\frac{0.0224L}{33.6L}$×100%≈0.067%，大于0.05%不合格，
故答案为：不合格．

点评 本题考查二氧化硫性质及检验、实验装置评价等知识点，为高频考点，二氧化硫具有漂白性、氧化性和还原性，根据试剂性质确定检验目的，注意二氧化硫和碘发生的反应，题目难度中等．