Question

小明学习了二氧化碳的性质后，知道了二氧化碳能与水反应生成碳酸，他联想到二氧化硫排放到空气中会形成酸雨，就产生了疑问，二氧化硫跟水能否也会生成一种酸？小明的学习小组想在实验室里制取二氧化硫气体，并探究能否跟水反应．
【查阅资料】
实验室可用亚硫酸钠（Na₂SO₃）固体与稀盐酸在常温下反应制二氧化硫气体．二氧化硫气体是无色有刺激性气味的有毒气体，它的密度比空气大，可溶于水生成亚硫酸（H₂SO₃）．
【设计方案】
先验证水能否使紫色石蕊纸花变色，再验证二氧化硫气体能否使干燥的紫色的石蕊纸花变色，最后验证二氧化硫气体能否使湿润的紫色石蕊纸花变红，实验装置和药品如图：（提示：装置B的作用是干燥二氧化硫气体，装置E的作用是吸收多余的二氧化硫气体）
【进行实验】

（1）A处应选择的发生装置是______ （选“a”或“b”）
（2）实验过程中装置C内石蕊纸花的颜色始终没有变化，这说明______．
（3）装置D中胶头滴管中的蒸馏水在二氧化硫气体生成之前滴到紫色石蕊纸花上，未见纸花颜色发生变化，当有二氧化硫气体通过时发现湿润的紫色石蕊纸花变红．此现象说明______ 此过程中反应的化学方程式为______．
【拓展迁移】
（1）试写出实验室制取二氧化硫气体的化学方程式：（与碳酸钙与盐酸的化学反应相似）______
（2）亚硫酸钠（Na₂SO₃）中S的化合价为______．
（3）SO₂的水溶液能跟活泼金属反应，而使金属腐蚀，写出Mg与亚硫酸（H₂SO₃）反应的化学方程式______．

Answer

【进行试验】根据实验室可用亚硫酸钠（Na2SO3）固体与稀盐酸在常温下反应制二氧化硫气体选择发生装置b；装置C亚硫酸钠与硫酸反应产生的二氧化硫气体依次通过浓硫酸的干燥、盛放干燥蓝色石蕊试纸的试管验证二氧化硫气体不能使试纸变色、装有可滴加水的盛有干燥蓝色石蕊试纸的广口瓶验证滴有水的试纸变色，最后气体通入盛有氢氧化钠溶液的烧杯吸收剩余的有毒气体二氧化硫；
【拓展迁移】（1）先写出碳酸钙和盐酸的反应式，然后对照写出亚硫酸钠与稀硫酸的反应式，注意配平和气体符号；
（2）根据在化合物中正负化合价代数和为零，结合亚硫酸钠（Na2SO3）的化学式进行解答本题．
（3）根据镁和亚硫酸反应生成亚硫酸镁和氢气，书写化学方程式．
【解析】
【进行试验】（1）亚硫酸钠（Na2SO3）固体与稀硫酸在常温下反应制取二氧化硫，发生装置属于固体和液体不加热制气体，故选择发生装置b；
（2）装置C内蓝色石蕊纸花虽然与二氧化硫气体接触，但却不变色，可以说明二氧化硫气体不能使干燥的蓝色试纸变色；
（3）未通入二氧化硫气体时，向蓝色试纸上滴水，试纸不变色，说明只有水不能使蓝色石蕊试纸变色；当湿润的蓝色石蕊试纸遇到二氧化硫气体时，试纸由蓝色变成了红色，说明试纸遇到了酸性物质，而二氧化硫并不能使试纸变红，因此，可推断二氧化硫与水作用形成了酸而使试纸变红；二氧化碳与水形成碳酸，类似地，二氧化硫与水形成亚硫酸，化学方程式为：SO2+H2O═H2SO3；
【拓展迁移】（1）碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙和水和二氧化碳，也就是说生成盐和水和气体，然后对照写出亚硫酸钠与稀硫酸的反应制取二氧化硫的化学方程式，注意配平和气体符号，化学方程式为：Na2SO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+SO2↑；
（2）根据在化合物中正负化合价代数和为零，钠元素显+1，氧元素显-2，设硫元素的化合价为x，可知亚硫酸钠（Na2SO3）中硫元素的化合价：（+1）×2+x+（-2）×3=0，则x=+4．
（3）SO2的水溶液能跟活泼金属反应，而使金属腐蚀，如镁与亚硫酸反应生成亚硫酸镁和氢气，化学方程式为：Mg+H2SO3═MgSO3+H2↑．
故答案为：【进行试验】
（1）b；
（2）二氧化硫不能使干燥的紫色石蕊试纸变色；
（3）水不能使干燥的紫色石蕊试纸变色；二氧化硫溶于水生成酸，酸能使干燥的紫色石蕊试纸变红色；SO2+H2O═H2SO3；
【拓展迁移】
（1）Na2SO3+2HCl═2NaCl+H2O+SO2↑；
（2）+4；
（3）Mg+H2SO3═MgSO3+H2↑．