Question

8．某學(xué)習(xí)小組根據(jù)SO₂的性質(zhì)進(jìn)行如下相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究．
【制備SO₂】按照如圖1裝置制備SO₂．
（1）A試管中可觀察到的現(xiàn)象是銅片逐漸溶解，有無(wú)色氣體逸出，試管底部出現(xiàn)灰白色固體；SO₂具有漂白性，試再舉出兩種漂白原理互不相同的物質(zhì)活性炭；臭氧、次氯酸．
（2）若A試管中只加濃硫酸，加熱過(guò)程中，導(dǎo)管b出口處的氣體遇見(jiàn)潮濕的空氣會(huì)有少量“酸霧”產(chǎn)生．推測(cè)b處出現(xiàn)酸霧的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為SO₃+H₂O=H₂SO₄．
（3）SO₂尾氣可以用濃氨水吸收．實(shí)驗(yàn)室制備NH₃的化學(xué)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；圖2裝置中宜用于NH₃制備濃氨水的是ac（填序號(hào)）．
【SO₂濃度檢測(cè)】
（4）學(xué)生用ME3-SO₂型電化學(xué)傳感器測(cè)量試管B中SO₂氣體濃度，工作原理如圖3．電極Ⅱ的反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；當(dāng)通入VmL氣體時(shí)，測(cè)得SO₂濃度為amol/L．此時(shí)電解液中生成的n（H⁺）為2Va×10^-3mol；
電化學(xué)傳感器靈敏度受溫度影響．若高于工作溫度時(shí)，測(cè)得SO₂，濃度可能偏低，其原因可能是溫度升高，吸附在電極上的SO₂減少，導(dǎo)致測(cè)得結(jié)果偏低．

Answer 1

分析 【制備SO₂】（1）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性和吸水性，銅和熱的濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，硫酸銅固體為白色粉末，據(jù)此分析解答；臭氧、漂白粉、次氯酸漂白原理相同，都是因?yàn)榫哂袕?qiáng)氧化性，能氧化有機(jī)色素而具有漂白性，二氧化硫能夠與有機(jī)色素化合生成無(wú)色物質(zhì)而具有漂白性，活性炭具有較大的表面積，具有吸附作用而具有漂白極性；
（2）硫酸受熱分解生成三氧化硫和水，三氧化硫和水蒸氣結(jié)合生成酸霧；
（3）實(shí)驗(yàn)室制備NH₃，用氯化銨固體和氫氧化鈣固體在加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)生成氨氣；氨氣極易溶于水，若吸收時(shí)導(dǎo)管伸入水中，由于氣體溶于水，導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)急劇降低，外界大氣壓壓著液體進(jìn)入，產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，據(jù)此分析NH₃制備濃氨水的裝置；
【SO₂濃度檢測(cè)】
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-，在氯化鉀溶液中，正極氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，根據(jù)總方程式可知n（H⁺）=2n（H₂SO₄）=2n（SO₂）=，據(jù)此計(jì)算生成的n（H⁺），氣體的溶解度受溫度的影響，溫度高溶解度�。�

解答 解：（1）A試管中銅和熱的濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，所以現(xiàn)象為：銅片逐漸溶解，有無(wú)色氣體逸出（SO₂），試管底部出現(xiàn)灰白色固體（硫酸銅固體），二氧化硫具有漂白作用，利用二氧化硫和水反應(yīng)生成的亞硫酸和有機(jī)色素結(jié)合為不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)，二氧化硫?yàn)榛�合漂白，活性炭具有較大的表面積，為吸附性漂白，臭氧、次氯酸具有漂白作用，利用的是強(qiáng)氧化性，它們漂白原理互不相同，
故答案為：銅片逐漸溶解，有無(wú)色氣體逸出，試管底部出現(xiàn)灰白色固體；活性炭；臭氧、次氯酸；
（2）若A試管中只加濃硫酸，加熱過(guò)程中，硫酸受熱分解生成三氧化硫和水，導(dǎo)管b出口處的氣體遇見(jiàn)潮濕的空氣會(huì)有少量“酸霧”產(chǎn)生，是三氧化硫和水蒸氣結(jié)合生成的酸霧，反應(yīng)為：SO₃+H₂O=H₂SO₄，
故答案為：SO₃+H₂O=H₂SO₄；
（3）銨鹽和堿反應(yīng)生成氨氣，實(shí)驗(yàn)室用氯化銨固體和氫氧化鈣固體在加熱的條件下制備NH₃，反應(yīng)的方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
a、氨氣難溶于四氯化碳，逸出四氯化碳層進(jìn)入水層，被水吸收，不易產(chǎn)生倒吸，故a正確；
b、氨氣極易溶于水，導(dǎo)管直接伸入到液體中，由于氣體溶于水，導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)急劇降低，外界大氣壓壓著液體進(jìn)入，不能防止倒吸，故b錯(cuò)誤；
c、氨氣極易溶于水，吸收裝置中的導(dǎo)管外聯(lián)雙球狀導(dǎo)管內(nèi)伸入到液體中，能防止倒吸，故c正確；
d、氨氣極易溶于水，吸收裝置中的倒扣漏斗沒(méi)入到液體中，不能防止倒吸，故d錯(cuò)誤．
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；ac；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-，電極I電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，通入氧氣的一極為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極Ⅱ電極方程式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O，電池的總反應(yīng)式為：2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，n（H⁺）=2n（H₂SO₄）=2n（SO₂）=2Va×10^-3mol，若高于工作溫度時(shí)，測(cè)得SO₂，濃度可能偏低，是因?yàn)闇囟壬�高，吸附在電極上的SO₂減少，導(dǎo)致測(cè)得結(jié)果偏低，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；2Va×10^-3mol；溫度升高，吸附在電極上的SO₂減少，導(dǎo)致測(cè)得結(jié)果偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查SO₂的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，掌握硫、氮及其化合物的性質(zhì)以及原電池工作原理是解答關(guān)鍵，注意不同的防止倒吸裝置的原理，題目難度中等，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>