Question

20．直接排放含SO₂的煙氣會形成酸雨，危害環(huán)境．某化學興趣小組進行如下有關(guān)SO₂性質(zhì)和含量測定的探究活動．

（1）裝置A中儀器a的名稱為分液漏斗．若利用裝置A中產(chǎn)生的氣體證明+4價的硫元素具有氧化性，試用化學方程式表示該實驗方案的反應原理SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O 或 SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaOH．
（2）選用圖4中的裝置和藥品探究亞硫酸與次氯酸的酸性強弱：
①甲同學認為按A→C→F→尾氣處理順序連接裝置可以證明亞硫酸和次氯酸的酸性強弱，乙同學認為該方案不合理，其理由是二氧化硫通入次氯酸鈣溶液發(fā)生了氧化還原反應，不能證明強酸制備弱酸的原理．
②丙同學設(shè)計的合理實驗方案為：按照A→C→B→E→D→F→尾氣處理（填字母） 順序連接裝置．證明亞硫酸的酸性強于次氯酸的酸性的實驗現(xiàn)象是裝置D中品紅溶液不褪色，F(xiàn)中出現(xiàn)白色沉淀．
③其中裝置C的作用是除去HC1氣體以免影響后面的實驗．常溫下，測得裝置C中飽和NaHSO₃溶液的pH≈5，則該溶液中所有離子的濃度由大到小的順序為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．（已知0.1mol/L的H₂SO₃溶液pH＞1）
（3）為了測定裝置A殘液中SO₂的含量，量取10.00mL殘液于圓底燒瓶中，加熱使SO₂ 全部蒸出，用20.00mL0.0500mol/L的KMnO₄溶液吸收．充分反應后，再用0.2000mol/L的KI標準溶液滴定過量的KMnO₄，消耗KI溶液15.00mL．
已知：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺
10I^-+2MnO₄^-+16H⁺═2Mn²⁺+5I₂+8H₂O
①殘液中SO₂的含量為6.4g•L^-1．
②若滴定過程中不慎將KI標準溶液滴出錐形瓶外少許，使測定結(jié)果偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器的特征以及常見儀器的名稱進行解答，氧化還原反應中元素化合價降低的元素具有氧化性，二氧化硫與氫硫酸或硫化鈉反應生成硫，反應中二氧化硫表現(xiàn)氧化性；
（2）①按照A→C→F順序連接裝置，其中飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，二氧化硫通入次氯酸鈣溶液發(fā)生了氧化還原反應；
②次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強弱，先驗證亞硫酸酸性比碳酸強，再結(jié)合碳酸酸性比HClO強堿性判斷；A裝置制備二氧化硫，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的二氧化硫中混有HCl，用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中；
③用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，NaHSO₃溶液呈酸性，NaHSO₃溶液中存在亞硫酸氫根的水解與電離，水解導致其呈堿性，電離導致其呈酸性，據(jù)此分析：電離程度大于水解程度；
（3）①根據(jù)關(guān)系式：10I^-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+5I₂+8H₂O計算過量的KMnO₄，再根據(jù)5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺計算殘液中SO₂的含量；
②滴定中不慎將錐形瓶內(nèi)液體搖出少量于瓶外，導致滴定過量的KMnO₄體積計算偏大．

解答 解：（1）裝置A中儀器a是有活塞能控制滴加速率的漏斗，名稱是分液漏斗，氧化還原反應中元素化合價降低的元素具有氧化性，利用裝置A中產(chǎn)生的氣體證明+4價的硫元素具有氧化性，硫的化合價需降低，二氧化硫與氫硫酸反應生成硫，反應中二氧化硫+4價的硫降為為0價的硫，表現(xiàn)氧化性，反應的方程式為：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，或用可溶性的硫化物與二氧化硫反應，反應的方程式為：SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaOH，
故答案為：分液漏斗；SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O或 SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaOH；
（2）①按照A→C→F順序連接裝置，A裝置制備二氧化硫，C裝置：飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，F(xiàn)裝置：二氧化硫通入次氯酸鈣溶液發(fā)生了氧化還原反應，不能證明強酸制備弱酸的原理，不能證明亞硫酸和次氯酸的酸性強弱，
故答案為：二氧化硫通入次氯酸鈣溶液發(fā)生了氧化還原反應，不能證明強酸制備弱酸的原理；
②次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強弱，先驗證亞硫酸酸性比碳酸強，再結(jié)合碳酸酸性比HClO強堿性判斷．A裝置制備二氧化硫，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的二氧化硫中混有HCl，用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中，則裝置連接順序為A、C、B、E、D、F，其中裝置C的作用是除去HCl氣體，D中品紅不褪色，F(xiàn)中出現(xiàn)白色沉淀，可證明亞硫酸的酸性強于次氯酸，
故答案為：B→E→D；裝置D中品紅溶液不褪色，F(xiàn)中出現(xiàn)白色沉淀；
③A裝置制備二氧化硫，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的二氧化硫中混有HCl，用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，裝置C的作用是除去HC1氣體以免影響后面的實驗，NaHSO₃溶液呈酸性，NaHSO₃溶液中存在亞硫酸氫根的水解與電離，水解導致其呈堿性，電離導致其呈酸性，據(jù)此分析：電離程度大于水解程度；故離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案為：除去HC1氣體以免影響后面的實驗；c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
（3）①由10I^-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+5I₂+8H₂O，則過量的KMnO₄物質(zhì)的量為$\frac{1}{5}$×0.200mol/L×0.015L=0.0006mol，
所以與殘液中SO₂反應的KMnO₄物質(zhì)的量為0.02L×0.05000mol/L-0.0006mol=0.0004mol，
又5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，則殘液中SO₂含量為0.0004mol×$\frac{5}{2}$=0.001mol，所以殘液中SO₂的含量為$\frac{0.001mol×64g/mol}{10mL×1{0}^{-3}L/mL}$=6.4g•L^-1，
故答案為：6.4；
②KI是用來滴定過量的KMnO₄，若滴定中不慎將錐形瓶內(nèi)液體搖出少量于瓶外，導致所用KMnO₄體積計算偏大，與殘液中SO₂反應的KMnO₄物質(zhì)的量偏小，殘液中SO₂含量偏低，
故答案為：偏低．

點評 本題考查有關(guān)SO₂性質(zhì)和含量測定實驗，涉及裝置分析與評價、實驗方案設(shè)計、儀器使用、化學計算等，關(guān)鍵是明確實驗原理，較好的考查學生實驗綜合能力與知識遷移應用，題目難度中等．