Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組對(duì)SO2使溶液褪色的機(jī)理進(jìn)行探究。

I．SO2氣體的制備和性質(zhì)初探

(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

(2)裝置B中的試劑x是____________。

(3)小組同學(xué)觀察到C、D中溶液均褪色，通過(guò)檢驗(yàn)C溶液中有SO42-，得出C中溶液褪色的原因是____________。

II．小組同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)對(duì)D中品紅溶液褪色進(jìn)行探究。

(4)探究使品紅褪色的主要主要微粒（分別取2 mL試劑a，滴加2滴品紅溶液）

裝置	序號(hào)	試劑a	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	i	0.1 mol/L SO2溶液(pH=2)	紅色逐漸變淺，之后完全褪色
	ii	0.1 mol/L NaHSO3溶液(pH=5 )	紅色立即變淺，之后完全褪色
	iii	0.1 mol/L Na2SO3溶液( pH=10)	紅色立即褪色
	iv	pH=2H2SO4溶液	紅色無(wú)明顯變化
	v	試劑a	紅色無(wú)明顯變化

①實(shí)驗(yàn) iii中Na2SO3溶液顯堿性的原因_____________(結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)分析解釋)。

②對(duì)比實(shí)驗(yàn)iii 和v，可以排除在該實(shí)驗(yàn)條件下OH-對(duì)品紅褪色的影響，則試劑a可能

是__________溶液。

查閱資料：品紅與SO2水溶液、NaHSO3溶液、Na2SO3溶液反應(yīng)前后物質(zhì)如下：

③通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)探究并結(jié)合資料，小組同學(xué)得出結(jié)論：一是使品紅溶液褪色的主要微粒是________；二是品紅溶液中顏色變化主要與其分子中的________結(jié)構(gòu)有關(guān)。

(5)驗(yàn)證SO2使品紅褪色反應(yīng)的可逆性

①甲同學(xué)加熱實(shí)驗(yàn)i褪色后的溶液，產(chǎn)生刺激性氣味氣體，紅色恢復(fù)，從化學(xué)平衡移動(dòng)角度解釋紅色恢復(fù)的原因__________。

②乙同學(xué)向?qū)嶒?yàn)i褪色后的溶液中滴入Ba(OH)2溶液至pH=10，生成白色沉淀，溶液變紅。寫(xiě)出生成白色沉淀的離子方程式___________。

③丙同學(xué)利用SO2的還原性，運(yùn)用本題所用試劑，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了SO2使品紅褪色反應(yīng)的可逆：則試劑Y是__________。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑ +2H2O 飽和NaHSO3溶液 SO2具有還原性，與I2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，使碘水的黃色褪去。 SO32-在溶液發(fā)生水解，SO32-+ H2OHSO3-+OH-，SO32-結(jié)合H2O電離的H+，最終達(dá)到平衡時(shí)溶液中c(OH-)>c(H+)，溶液呈堿性。 pH=10的NaOH溶液或pH=10的Na2CO3溶液 H2SO3、SO32-、HSO3- 雙鍵或共軛或?qū)︴�式結(jié)構(gòu) SO2+H2OH2SO3，加熱使溶液中SO2逸出，溶液中H2SO3和SO2濃度均降低，使SO2與品紅反應(yīng)逆向移動(dòng)，最終達(dá)到平衡時(shí)，溶液中品紅濃度增大，溶液恢復(fù)紅色。 SO2+2OH-+Ba2+=BaSO3↓+H2O 碘水

【解析】

I．Cu與濃硫酸混合加熱發(fā)生反應(yīng)：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑ +2H2O，制取得到的SO2氣體，經(jīng)B裝置中NaHSO3飽和溶液的緩沖作用，SO2具有還原性，在C中SO2與碘水會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI；SO2具有漂白性，將其通入D中的品紅溶液，看到溶液紅色褪去，SO2是大氣污染物，通入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O進(jìn)行尾氣處理。

Ⅱ.(4)①利用鹽的水解規(guī)律分析溶液顯堿性的原因；

②選用溶液pH=10的NaOH或Na2CO3溶液進(jìn)行對(duì)比；

③根據(jù)使品紅溶液褪色的物質(zhì)分析使品紅溶液褪色的微粒；

(5)①加熱實(shí)驗(yàn)i褪色后的溶液，產(chǎn)生刺激性氣味氣體，該氣體為SO2，同時(shí)看到溶液紅色恢復(fù)；

②SO2與Ba(OH)2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生BaSO3沉淀，同時(shí)看到溶液變紅色；

③根據(jù)反應(yīng)SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI分析SO2使品紅褪色反應(yīng)的可逆性。

(1)在裝置A中Cu與濃硫酸共熱，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生CuSO4、SO2、H2O，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑ +2H2O；

(2)B裝置中溶液可以緩沖氣流，同時(shí)不能溶解SO2氣體，可根據(jù)H2SO3是二元弱酸，在溶液中存在電離平衡，則B中x溶液為飽和NaHSO3溶液；

(3)小組同學(xué)觀察到C、D中溶液均褪色，通過(guò)檢驗(yàn)C溶液中有SO42-，這是由于I2具有氧化性，而SO2具有還原性，在溶液中二者會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，反應(yīng)產(chǎn)生的H2SO4、HI的水溶液均無(wú)色，使C中溶液褪色；

(4)①Na2SO3是強(qiáng)堿弱酸鹽，在溶液中SO32-會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)：SO32-+H2OHSO3-+OH-，SO32-結(jié)合H2O電離的H+，當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí)，溶液中c(OH-)>c(H+)，因此溶液呈堿性；

②對(duì)比實(shí)驗(yàn)iii和v，可以排除在該實(shí)驗(yàn)條件下OH-對(duì)品紅褪色的影響，驗(yàn)iii為pH=10的Na2SO3溶液，則試劑a可能為pH=10的NaOH溶液或pH=10的Na2CO3溶液；

③根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，向紅色的品紅溶液中加入Na2SO3、NaHSO3，會(huì)看到溶液紅色褪去，說(shuō)明使品紅溶液褪色的主要微粒是H2SO3、SO32-、HSO3-；根據(jù)反應(yīng)前后溶液顏色變化，結(jié)合物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)可知：品紅溶液中顏色變化主要與其分子中的雙鍵或共軛或?qū)︴�式結(jié)構(gòu)有關(guān)；

(5)①向品紅溶液中通入SO2氣體，溶液紅色褪去，將褪色后的溶液加熱，產(chǎn)生刺激性氣味氣體，紅色恢復(fù)，說(shuō)明SO2氣體溶于水發(fā)生反應(yīng)：SO2+H2OH2SO3，加熱時(shí)溶液中SO2氣體逸出，溶液中H2SO3和SO2濃度均降低，使SO2與品紅反應(yīng)逆向移動(dòng)，品紅濃度增大，溶液又恢復(fù)紅色；

②向?qū)嶒?yàn)i褪色后的溶液中滴入Ba(OH)2溶液至pH=10，發(fā)生反應(yīng)：SO2+2OH-+Ba2+=BaSO3↓+H2O，生成白色沉淀，由于SO2濃度降低，SO2與品紅反應(yīng)逆向移動(dòng)，品紅濃度增大，使溶液又恢復(fù)了變紅；

③由于SO2具有還原性，與碘水會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，使溶液中SO2濃度降低，SO2與品紅反應(yīng)逆向移動(dòng)，導(dǎo)致品紅濃度增大，最終使溶液又恢復(fù)了變紅。