Question

為了探究三種氣態(tài)氧化物（SO₂、NO₂、CO₂）的性質(zhì)，某同學設(shè)計了一組實驗：
實驗一：探究三種氣體在水中的溶解性，用三支相同的試管收集滿三種氣體，倒置在盛滿水的燒杯中，一段時間后，觀察到的現(xiàn)象如圖一中A、B、C所示．

（1）在相同條件下，三種氣體在水中溶解度最大的是

 

（寫化學式），寫出A燒杯中發(fā)生反應的化學方程式：

 

．如果在三只燒杯中分別滴幾滴紫色石蕊試液，可觀察到的現(xiàn)象是

 

．
實驗二：用三只集氣瓶收集滿二氧化硫、二氧化氮氣體，然后將其倒置在水槽中．分別緩慢通入適量O₂或
Cl₂，如圖二中D、E、F所示．一段時間后，D、E裝置的集氣瓶中充滿溶液，F(xiàn)裝置的集氣瓶中還有氣體剩余．（2）實驗二中裝置D的集氣瓶最終充滿溶液（假設(shè)瓶內(nèi)液體不擴散）：
①寫出裝置D中總反應的化學方程式：

 

．
②假設(shè)該實驗條件下，氣體摩爾體積為a L?mol^-1．則裝置D的集氣瓶中所得溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（3）寫出實驗F通入氧氣后，發(fā)生反應的化學方程式：

 

．
（4）溶液充滿集氣瓶后，在E裝置的水槽里滴加硝酸鋇溶液，可能觀察到的現(xiàn)象為

 

，用有關(guān)的離子方程式解釋原因：

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,氮的氧化物的性質(zhì)及其對環(huán)境的影響,二氧化硫的化學性質(zhì)

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）二氧化硫、二氧化碳的溶解度不大，而二氧化氮水發(fā)生氧化還原反應，其溶解度最大；三種氣體溶于水得到的溶液均為酸溶液；
（2）①D中二氧化氮、水、氧氣反應生成硝酸；
②水會充滿集氣瓶，結(jié)合c=

n

V

計算；
（3）F裝置中二氧化硫與水反應生成亞硫酸，再通入氧氣，發(fā)生2SO₂+O₂+2H₂O=H₂SO₄；
（4）E裝置發(fā)生SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，再滴加氯化鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀．

解答： 解：（1）二氧化硫、二氧化碳的溶解度不大，而二氧化氮水發(fā)生氧化還原反應，反應為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，其溶解度最大；三種氣體溶于水得到的溶液均為酸溶液，分別滴幾滴紫色石蕊試液，可觀察到的現(xiàn)象溶液都變紅色，
故答案為：NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；溶液都變紅色；
（2）①D中二氧化氮、水、氧氣反應生成硝酸，反應為4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃，故答案為：4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃；
②水會充滿集氣瓶，設(shè)集氣瓶體積為VL，最后溶液的體積為VL，由4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃知，n（NO₂）=n（HNO₃），則所得溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為c=

n

V

=

VL 22.4L/mol

VL

=0.045mol/L，故答案為：0.045mol/L；
（3）F裝置中二氧化硫與水反應生成亞硫酸，再通入氧氣，發(fā)生2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，故答案為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄；
（4）E裝置發(fā)生SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，離子反應為SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+Cl^-，再滴加氯化鋇溶液，觀察到生成硫酸鋇白色沉淀，離子反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，故答案為：白色沉淀；SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+Cl^-、SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．

點評：本題考查性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握物質(zhì)的性質(zhì)及實驗設(shè)計中發(fā)生的反應為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力與實驗能力的綜合考查，題目難度不大．