Question

10．二氧化硫是重要的工業(yè)原料，探究其制備方法和性質(zhì)具有非常重要的意義．
（1）工業(yè)上用黃鐵礦（FeS₂，其中S元素為-l價(jià)）在高溫下和氧氣反應(yīng)制備SO₂：
4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃，該反應(yīng)中被還原的元素是Fe、S（填元素符號(hào)）．
當(dāng)該反應(yīng)生成的二氧化硫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L時(shí)，則轉(zhuǎn)移電子為1.1mol．
（2）實(shí)驗(yàn)室中用如圖1裝置測(cè)定SO₂催化氧化為SO₃的轉(zhuǎn)化率．（已知SO₃熔點(diǎn)為16.8℃，假設(shè)氣體進(jìn)入裝置時(shí)分別被完全吸收，且忽略空氣中CO₂的影響．）

①實(shí)驗(yàn)過程中，需要通入氧氣．試寫出一個(gè)用如圖2所示裝置制取氧氣的化學(xué)方程式2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑．
②實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若裝置D增加的質(zhì)量為n g，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為m g，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是$\frac{\frac{n}{80}mol}{\frac{n}{80}mol+\frac{m}{233}mol}$×100%（用含字母的代數(shù)式表示，不用化簡(jiǎn)）．
（3）某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)用如圖3裝置驗(yàn)證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)．
①a中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為紅色品紅溶液褪色，證明明SO₂具有的性質(zhì)為漂白性．
②為驗(yàn)證二氧化硫的還原性，充分反應(yīng)后取試管b中的溶液分成三份，分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品紅溶液，紅色褪去
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀
上述方案中合理的是Ⅲ（填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．

Answer 1

分析 （1）氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高的元素在反應(yīng)中被氧化，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移總數(shù)計(jì)算生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
（2）①裝置是固體和固體加熱反應(yīng)制備氣體的裝置，可以是氯酸鉀在二氧化錳催化劑作用下受熱分解可以獲得氧氣；
②裝置D增加的質(zhì)量為ng，即生成三氧化硫的質(zhì)量是ng，物質(zhì)的量是$\frac{ng}{80g/mol}$，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為mg，依據(jù)硫元素守恒計(jì)算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；
（3）①二氧化硫具有漂白性，可以使品紅溶液褪色；
②氯氣具有氧化性，可以將二氧化硫氧化到最高價(jià)的硫酸；

解答 解：（1）氧化還原反應(yīng)4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃中，化合價(jià)升高的Fe、S元素在反應(yīng)中被氧化，氧元素化合價(jià)0價(jià)變化為-2價(jià)，鐵元素和硫元素化合價(jià)升高，生成8molSO₂反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為44mol，當(dāng)該反應(yīng)生成的二氧化硫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L時(shí)，物質(zhì)的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)=$\frac{0.2mol×44}{8}$=1.1mol，
故答案為：Fe、S；1.1；
（2）①用圖2所示裝置制取氧氣，即加熱固體的方法制氧氣，可以讓氯酸鉀在二氧化錳催化下受熱分解獲得氧氣，方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑，
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；
②裝置D增加的質(zhì)量為ng，即生成三氧化硫的質(zhì)量是ng，物質(zhì)的量是$\frac{ng}{80g/mol}$，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為mg，則吸收的二氧化硫的物質(zhì)的量是$\frac{mg}{233g/mol}$，則二氧化硫的轉(zhuǎn)化率=$\frac{\frac{n}{80}mol}{\frac{n}{80}mol+\frac{m}{233}mol}$×100%，
故答案為：$\frac{\frac{n}{80}mol}{\frac{n}{80}mol+\frac{m}{233}mol}$×100%；
（3）①二氧化硫具有漂白性，可以紅色品紅溶液褪色，
故答案為：紅色品紅溶液褪色；漂白性；
②方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可能是氯水中的氯離子產(chǎn)生的作用，
方案Ⅱ：向第二份溶液加入品紅溶液，紅色褪去，可以是氯水中含有的漂白性物質(zhì)次氯酸起的作用；
方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中會(huì)出現(xiàn)硫酸根離子，是二氧化硫在酸性環(huán)境下和氯水反應(yīng)生成的，即SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，上述方案中合理的是Ⅲ，
故答案為：Ⅲ．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了二氧化硫性質(zhì)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟和實(shí)驗(yàn)方案的確定應(yīng)根據(jù)題干要求分析判斷，關(guān)鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計(jì)算判斷，題目難度中等．