Question

11．某課外活動小組的同學，在實驗室做鋅與濃硫酸反應的實驗中，甲同學認為產生的氣體是二氧化硫，而乙同學認為除二氧化硫氣體外，還可能產生氫氣．為了驗證哪位同學的判斷正確，丙同學設計了如圖1所示實驗裝置（鋅與濃硫酸共熱時產生的氣體為X，氣體發(fā)生裝置略去）．試回答：

（1）上述反應中生成二氧化硫的化學方程式為Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）乙同學認為還可能產生氫氣的理由是在Zn與濃H₂SO₄反應過程中，H₂SO₄被消耗且有水生成，H₂SO₄濃度逐漸減小，變成稀硫酸，Zn與稀H₂SO₄反應生成H₂．
（3）A中加入的試劑可能是品紅溶液，作用是檢驗SO₂；B中加入的試劑可能是濃H₂SO₄，作用是吸收水蒸氣；
（4）可以證明氣體X中含有氫氣的實驗現象是：C中：黑色（CuO）粉末變成紅色（Cu），D中：白色粉末變成藍色．
（5）II．該小組同學將收集的SO₂氣體通入0.1mol•L^-1的Ba（NO₃）₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀，為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO₂，該小組提出了如下假設：
假設一：溶液中的NO₃^-
假設二：溶液中溶解的O₂
該小組設計實驗驗證了假設一，
（5）請在下表空白處填寫相關實驗現象

實驗步驟	實驗現象	結論
實驗1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體		假設一成立
實驗2：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa（NO3）2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體

（6）為深入研究該反應，該小組還測得上述兩個實驗中溶液的pH隨通入SO₂體積的變化曲線如圖2，實驗1中溶液pH變小的原因是SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸顯酸性，故pH值減小V₁時，實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是（用離子方程式表示）3SO₂+2H₂O+2NO₃^-2NO+4H⁺+3SO₄^2-；．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫由鋅和濃硫酸反應得到；
（2）濃H₂SO₄濃度逐漸變稀，Zn與稀H₂SO₄反應可產生H₂；
（3）和（4）分析裝置圖可知，生成的氣體中有二氧化硫和氫氣，所以裝置A是驗證二氧化硫存在的裝置，選品紅溶液進行驗證；通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，通過裝置B中的濃硫酸除去水蒸氣，利用氫氣和氧化銅反應生成銅和水蒸氣，所以利用裝置D中的無水硫酸銅檢驗水的生成，為避免空氣中的水蒸氣影響D裝置中水的檢驗，裝置E中需要用堿石灰，據此分析（3）（4）；
（5）因鹽酸的酸性大于亞硫酸，則二氧化硫與氯化鋇不反應；
Ba（NO₃）₂溶液中緩慢通入純凈的SO₂氣體，發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；
（6）實驗1在pH變小，與溶液生成亞硫酸的酸性增強有關；實驗2中溶液pH小于實驗1的原因，與生成硫酸有關．

解答 解：（1）二氧化硫由鋅和濃硫酸反應得到，鋅和濃硫酸反應得二氧化硫、硫酸鋅和水，反應的化學方程式為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）在Zn與濃H₂SO₄反應過程中，H₂SO₄被消耗且有水生成，H₂SO₄濃度逐漸減小，變成稀硫酸，Zn與稀H₂SO₄反應生成H₂；  
故答案為：在Zn與濃H₂SO₄反應過程中，H₂SO₄被消耗且有水生成，H₂SO₄濃度逐漸減小，變成稀硫酸，Zn與稀H₂SO₄反應生成H₂； 
（3）分析裝置圖可知，生成的氣體中有二氧化硫和氫氣，所以裝置A是驗證二氧化硫存在的裝置，選品紅溶液進行驗證；通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，通過裝置B中的濃硫酸除去水蒸氣；
故答案為：品紅溶液；檢驗SO₂；濃H₂SO₄；吸收水蒸氣；
（4）證明生成的氣體中含有水蒸氣的現象，C裝置中黑色氧化銅變?yōu)榧t色銅，D裝置中白色硫酸銅變?yōu)樗{色；
故答案為：黑色（氧化銅）粉末變成紅色（銅）；白色粉末變成藍色；
（5）因鹽酸的酸性大于亞硫酸，則二氧化硫與氯化鋇不反應，則實驗1中無現象；
Ba（NO₃）₂溶液中緩慢通入純凈的SO₂氣體，發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀，則實驗2中生成白色沉淀，假設一成立，
故答案為：

實驗步驟	實驗現象	結論
實驗1：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體	無現象	假設一成立
實驗2：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L-1Ba（NO3）2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體	白色沉淀生成

（6）實驗1中溶液pH變小的原因是SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸顯酸性，故pH值減�。粚嶒�2中溶液pH小于實驗1的原因是3SO₂+2H₂O+2NO₃^-=2NO+4H⁺+3SO₄^2-，
故答案為：SO₂溶于水后生成H₂SO₃，亞硫酸顯酸性，故pH值減��；3SO₂+2H₂O+2NO₃^-2NO+4H⁺+3SO₄^2-．

點評 本題考查鋅和硫酸的反應及產物的檢驗，題目難度中等，注意掌握物質的性質與發(fā)生的反應為解答的關鍵，注意需檢驗氣體的性質、檢驗方法理解檢驗的先后順序，側重分析與實驗能力考查，題目難度不大．