Question

某化学探究小组欲对SO₂的化学性质进行如下探究,请你帮助他完成实验报告。

物质	类别	化学性 质预测	实验验证
实验操作	实验现象	实质(用离子 方程式表示)
二氧 化硫	酸性 氧化物	与水 反应	将盛满SO2气体的试管倒立在水中,并测定试管中溶液的pH	①	SO2+H2O H2SO3
与碱 反应	②	出现白 色沉淀	③

(2)该探究小组还根据SO₂中S元素的化合价,预测并通过实验探究SO₂的其他性质。探究过程中选用的实验药品有:浓硫酸、亚硫酸钠固体、Na₂S溶液、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液等。探究过程的实验装置图如图所示,请回答下列问题。

①请你完成下列表格。

装置	药品	作用
A		验证二氧化硫的还原性
B
C	品红溶液

②A中发生反应的离子方程式为                             。

③实验时C中的实验现象是                                。

④D装置的作用是        。E是尾气处理装置,有人认为E装置中可以加入足量的Ba(NO₃)₂溶液,你认为是否合理,请结合离子方程式加以说明:                           。

Answer

(1)①试管中液面上升,溶液pH＜7

②将二氧化硫气体通入足量澄清石灰水[或Ba(OH)2溶液]中

③SO2+Ca2++2OH-=CaSO3↓+H2O(或SO2+Ba2++2OH-=BaSO3↓+H2O)

(2)①

装置

药品

作用

A

酸性高锰酸钾溶液

B

Na2S溶液

验证二氧化硫的氧化性

C

验证二氧化硫的漂白性

②5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+

③品红溶液褪色

④防倒吸 不合理,因为发生的反应为3Ba2++2NO3-+3SO2+2H2O=3BaSO4↓+2NO↑+4H+,生成的NO仍然对环境有污染

【解析】(1)二氧化硫在水中的溶解度较大,将盛满SO2气体的试管倒立在水中,由于二氧化硫的溶解造成试管内压强减小,导致液面上升。同时,二氧化硫的水溶液即亚硫酸呈酸性,所以溶液的pH＜7。验证二氧化硫与碱反应时,由于题目要求“出现白色沉淀”,因此不能用NaOH、KOH等碱溶液,必须用Ba(OH)2或Ca(OH)2等碱溶液。(2)根据所提供的药品,验证二氧化硫的还原性,可选择具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液。品红溶液显然是验证二氧化硫的漂白性,现象是品红溶液褪色。具有还原性的Na2S判断SO2具有氧化性。二氧化硫的水溶液呈酸性,在酸性环境中2NO3-可将溶液中+4价的S氧化为SO42-并生成BaSO4沉淀,同时2NO3-被还原为NO,带来新的污染。