SO2的实验探究

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1、新课程下以硫的化合物为核心的实验创新题一、方案设计型例 1（ 2011 北京高考）甲、乙两同学为探究SO2 与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用下图所示装置进行实验（夹持装置和A 中加热装置已略，气密性已检验）实验操作和现象：操作现象A 中有白雾生成，铜片表面产生气泡关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫B 中有气泡冒出，产生大量白色沉淀酸，加热C 中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失打开弹簧夹，通入 N2,_停止加热，一段时间后关闭从 B、C中分别取少量白色沉淀，均未发现白色沉淀溶解加稀盐酸(1)A 中反应的化学方程式是_ 。(2)C 中白色沉淀是_ ，该沉淀的生成表明SO2 具

2、有 _ 性。(3)C 中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是_ 。(4) 分析 B 中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。1 为证实各自的观点，在原实验基础上：1甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是_;乙在 A、 B 间增加洗气瓶D， D 中盛放的试剂是_。2 进行实验， B中现象：甲大量白色沉淀乙少量白色沉淀检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因：_ 。(5) 合并（ 4）中两同学的方案进行试验。 B 中无沉淀生成，而 C 中产生白色沉淀，由此得出的结论是 _。解析：（ 1）浓硫酸具有强氧化性， 在加热时可以氧化单质铜，

3、生成硫酸铜、 二氧化硫和水， 方程式为2H2SO4( 浓 ) CuCuSO42H2O 2SO；（ 2） SO2 溶于水显酸性，而在酸性条件下SO2 氧化成硫酸，从而生成既不溶于水NO3 具有氧化性可将也不溶于酸的硫酸钡沉淀，这说明SO2 具有还原性；而 NO3被还原成 NO气体，由于试剂瓶中的空气将NO氧化成 NO，因此会出现浅棕色气体，方程式为；22NO+O=2NO（ 3）见解析（ 2）（ 4）要排除空气参与反应，可在反应之前先通入氮气一段时间，将装置中的空气排出；由于铜和浓硫酸反应放热，因此产生的白雾中含有硫酸，为防止硫酸干扰后面的反应，需要饱和的NaHSO溶液除去3二氧化硫中混有的硫酸杂

4、质；甲仅仅是排除了空气，但并没有除去二氧化硫中混有的硫酸，因此会产生大量沉淀，方程式为 SO42 Ba2 =BaSO4；而乙虽然排除了二氧化硫中混有的硫酸，但没有排尽空气，由2于在溶液中空气可氧化二氧化硫生成硫酸，所以也会生成硫酸钡沉淀，方程式为2Ba2 2SO O2 2H2O=2BaSO4 4H 。但由于白雾的量要远多于装置中氧气的量，所以产生的沉淀少。（ 5）通过以上分析不难得出SO2 与可溶性钡的强酸盐不能反应生成白色BaSO3沉淀。答案：（ 1） 2H2SO4( 浓 ) CuCuSO4 2H2O2SO；（ 2） BaSO4还原（ 3） 2NO+O=2NO；（ 4）通 N2 一段时间，排

5、除装置的空气饱和的 NaHSO3溶液222；白雾的量要甲： SO Ba=BaSO；乙： 2Ba 2SO O 2H O=2BaSO 4H44224远多于装置中氧气的量（ 5） SO2 与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3 沉淀二、物质制备型例 2（ 2011 上海） CuSO4 5H2O是铜的重要化合物，有着广泛的应用。以下是CuSO4 5H2O 的实验室制备流程图。根据题意完成下列填空：（1）向含铜粉的稀硫酸中滴加浓硝酸，在铜粉溶解时可以观察到的实验现象：、。3（ 2 ） 如 果 铜 粉 、 硫 酸 及 硝 酸 都 比 较 纯 净 ， 则 制 得 的CuSO4 5H2O 中 可 能 存 在

6、 的 杂 质是，除去这种杂质的实验操作称为。（ 3）已知： CuSO4+2NaOH=Cu(OH) + Na2SO4称取 0.1000 g 提纯后的CuSO45H2O试样于锥形瓶中，加入0.1000 mol/L 氢氧化钠溶液28.00 mL，反应完全后，过量的氢氧化钠用0.1000 mol/L盐酸滴定至终点，耗用盐酸20.16 mL，则 0.1000 g该试样中含 CuSO45H2Og。（4）上述滴定中，滴定管在注入盐酸之前，先用蒸馏水洗净，再用。在滴定中，准确读数应该是滴定管上蓝线所对应的刻度。（ 5）如果采用重量法测定CuSO4 5H2 O的含量，完成下列步骤：加水溶解加氯化钡溶液，沉淀过滤

7、（其余步骤省略）在过滤前，需要检验是否沉淀完全，其操作是（ 6）如果 1.040 g 提纯后的试样中含CuSO5H O的准确值为1.015 g，而实验测定结果是l.000 g 测42定的相对误差为。解析：本题主要考察实验现象等观察、物质的提纯，中和滴定、实验过程设计及有关计算。答案：（ 1）溶液呈蓝色，有红棕色气体生成（ 2） Cu(NO3) 2重结晶（ 3） 0.09804（ 4）标准盐酸溶液润洗23 次粗细交界点（ 5）称取样品在上层清液中继续滴加加氯化钡溶液，观察有无沉淀产生（ 6） 1.5%（ 1.48%）三、性质验证型例 3（ 2010 年福建卷 25 题）工业上常用铁质容器盛装冷浓

8、硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：探究一（ 1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10 分钟后移人硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是。（ 2）另称取铁钉6.0g 放入 15.0ml 浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X 并收集到气体Y。甲同学认为X 中除外还可能含有。若要确认其中的，应先用 _( 选填序号）。a KSCN溶液和氯水b 铁粉和KSCN溶液c浓氨水d 酸性溶液乙同学取336ml （标准状况）气体Y 通入足量溴水中，发生反应：然后加入足量溶液，经适当操作后得干燥固体2 33g。由于此推知气体Y 中的体积分数为。探

9、究二分析上述实验中体积分数的结果，丙同学认为气体Y 中还可能含有和 Q 气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。5（ 3）装置 B 中试剂的作用是。（ 4）认为气体Y 中还含有Q的理由是（用化学方程式表示）。（ 5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于（选填序号）。a A 之前b A-B 间c B-C 间d C-D 间（ 6）如果气体Y 中含有，预计实验现象应是。（ 7）若要测定限定体积气体Y 中的含量（标准状况下约有28ml），除可用测量体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由。解析：本题综合考查元素化合物知识、提出假设并设计实验方案的能力和文字表达能力，开放性较

10、强。主要考查了：浓硫酸的强氧化性， C、S 与 Fe 及其化合物的性质。提纯除杂方法及除杂提纯剂的选择、实验结果的处理等知识。设计实验的能力及文字表达能力。（ 1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行。（ 2） +2 价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾褪色，溶液中已经有+3 价铁离子，选择a 会造成干扰，选c会造成两种沉淀，受氢氧化铁颜色的影响无法辨别（ 3） A 除去， B 可以检验A 中是否完全除去（ 4）（ 4） C+2HSO4（浓）CO2 +2SO +2H2O（5） Q为，它与二氧化硫一样都能使澄清石灰水便浑浊，选择a 或 b 受二氧化硫的影响无法

11、判断 Q的存在；选择d， Q被碱石灰吸收。（ 6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝（ 7）中学阶段的质量称量选择托盘天平，分度值0.1g ，无法精确称量出差量。答案如下：（ 1）铁钉表面被钝化6（ 2） d 66.7%（ 3）检验 SO2 是否除尽（ 4）C+2HSO4（浓）CO2 +2SO +2HO（ 5） c（ 6）D 中固体由黑变红和 E 中固体自由变蓝（ 7）否，用托盘天平无法称量D 或 E 的差量可，用分析天平称量D 或 E 的差量。四、离子检验型例 4（全国卷）三位学生设计了下述三个方案，并都认为：如果观察到的现象和自己设计的2 方案一致，即可证明溶液中含有SO4

12、。试评价上述各方案是否严密，并说明理由。解析：方案甲向试液加BaCl2 溶液，生成的白色沉淀有两种可能：一种是AgCl 沉淀，一种是BaSO沉4淀，且都不溶于稀盐酸，不能证明溶液中有42。方案乙先向试液中加稀盐酸，不产生沉淀，排除了+SOAg的可能，然后再向此溶液中加入BaCl2 溶液，只有BaSO4 沉淀是不溶于水也不溶于酸的白色沉淀，由此可2。方案丙用硝酸代替了盐酸，硝酸具有强氧化性，可将22，因此不能证明溶液中含有 SO4SO3氧化成 SO432的干扰。排除 SO答案：方案甲不严密，因为含有+2的溶液也会出现同样的现象。Ag 而不含 SO4方案乙严密，因为先向试液中加稀盐酸，无沉淀，排除

13、了Ag+的干扰。方案丙不严密，因为它不能排除2的干扰。SO3五、原理探究型例 5（江苏卷）有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验。通入 SO2 气体，将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。请回答下列问题：7（ 1）第 1 小组同学认为 Na2O2 与 SO2 反应生成了 Na2SO3 和 O2，该反应的化学方程式是：（ 2 ） 请 设 计 一 种 实 验 方 案 证 明 Na2O2 与 SO2 反 应 生 成 的 白 色 固 体 中 含 有Na2SO3。（ 3）第 2 小组同学认为 Na2O2 与 SO2 反应除了生成 Na2SO3 和 O2 外，还有

14、 Na2SO4 生成。为检验是否有 Na2SO4 生成，他们设计了如下方案：上述方案是否合理 ?。请简要说明两点理由：；。8解析：过氧化钠与二氧化硫的反应教材上并没有涉及，所以对该反应的产物的实验探究是有实际意义的。要想证明反应中有亚硫酸钠生成，就要应用亚硫酸钠的性质进行检验，当然可以应用它的还原性反应（如使酸性高锰酸钾溶液褪色等），最明显的就是应用和强酸反应产生的二氧化硫的漂白性检验。第二小组的检验硫酸钠的方案不合理的原因主要是没有考虑到亚硫酸钠的干扰，因为亚硫酸钠溶液和氯化钡溶液反应生成亚硫酸钡沉淀，该沉淀遇到稀硝酸转化为硫酸钡也不溶解，所以检验失败。另外一个原因就是过氧化钠具有强氧化性，

15、溶于水后也可以将亚硫酸钠氧化为硫酸钠。答案：（ 1） 2Na2O2+2SO=2Na2SO3+O2（ 2）取白色固体，加稀硫酸，将产生的气体通入品红溶液中，品红褪色，证明白色固体中含有 Na2SO3。（ 3）不合理稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡如果反应后的固体中还残留Na2O2，它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根六、综合创新型例 6某校化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用图所示装置先进行了有关创新实验： .B 是用于收集实验中产生气体的装置，但未将导管画完整，请在图中把导气管补充完整。 . 实验中取 6.4g 铜片和 12mL18mol.L -1 浓硫酸放在园底烧瓶中共热，直到反应完全

16、，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组同学根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：_ 。为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，其原因是_ 。下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是：_ （填空字母编号）9A.铁粉B.氯化钡溶液C.银粉D. 碳酸氢钠溶（ 3） . 为定量测定余酸的物质的量浓度，甲、乙两组同学进行了如下设计：甲组设计方案是：先测定铜与浓硫酸反应产生SO2的量，再计算余酸的物质的量浓度。他们认为测定SO2 的量的方法有多种，请问下列实验方案可行的是_ （填写字母编号）。A. 将装置 A 产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管

17、，结束反应后再次称量B. 将装置 A 产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，再加入足量的氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀。C. 用排水法测定装置A 产生气体的体积（已折算成标准状况）。D. 将装置 A 产生的气体缓缓通入足量的氢氧化钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀。E. 将装置 A 产生的气体缓缓通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀。请你对不可行的方案进行分析（可以不填满）：方案序号分析误差（偏低、偏高）改变措施10乙组同学设计的方案是：在反应后的溶液中加蒸馏水稀释致1000mL，取 20mL于锥形瓶中，滴入23 滴甲基橙指示剂，

18、用标准NaOH溶液进行滴定（已知Cu ( OH) 2 开始沉淀的pH 约为 5），通过测出消耗NaOH溶液的体积来求余酸的物质的量浓度，假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变，你认为乙组同学设计的实验方案能否求得余酸的物质的量浓度_（填“能” 或“不能” ），其理由是 _ 。（ 4）请再设计其他可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，简要写出操作步骤及需要测定的数据（不必计算） _ 。解析：本题是源于教材实验的原创题。理解实验原理是解实验题的关键：（ 1）用排空气法收集二氧化硫，因为二氧化硫比空气重，所以用向上排空气法收集，即导管插入集气瓶底部，将空气从下至上排出。（ 2）铜与浓硫酸反应是一个进程

19、反应，随着反应进行，硫酸浓度降低，稀硫酸与铜不反应，所以无论铜是否过量，硫酸都不能完全反应；检验有硫酸剩余，加入试剂与硫酸反应有明显现象即可，但是不能通过检验 SO42- 来推断，因为硫酸铜含有 SO42- ，题示的四种物质中， A、D 可以检验是否剩余硫酸。（ 3）测定二氧化硫体积必须防止其他因素干扰，否则实验误差太大。A 中碱石灰吸收二氧化硫和水，所以称得净增碱石灰质量大于产生的二氧化硫质量；B 中加入用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，其中的 H2SO4 也与氯化钡反应生成沉淀，导致沉淀质量增大；C中二氧化硫部分溶于水，亚硫酸酸性较碳酸强。 SO2 + H 2O= H2SO3，收集到的二氧化硫体

20、积比实际的少。D 中 SO2 + Ba （ OH）2 = BaSO 3 + H2O，2BaSO3 + O 2 = 2BaSO 4 ，所以测得质量增大，测得剩余硫酸量偏低。乙方案通过中和滴定测定剩余硫酸，甲基橙变色范围内氢氧化铜不沉淀，但是，甲基橙由红色变成橙色时，铜离子溶液呈蓝色干扰了对指示终点的观察（易错点！），所以不能测定。注意：不能用中和滴定的方法测定剩余硫酸溶液浓度。（ 4）这是本题的最大亮点：开放思维。反应前硫酸和铜的量都已知，反应后混合物中有铜、稀硫酸、硫酸铜。设计思路：测铜质量；测硫酸根离子的总量；测稀硫酸质量等都可以达到实验目的。其中，测剩余铜的质量最简便。答案如下：（ 1）如

21、图所示。（ 2） Cu + 2H 2SO4（浓）CuSO4 + SO 2 + 2H 2O随着反应进行，硫酸被消耗，产物有水生成，所以浓硫酸变成稀硫酸，反应会停止。11AD（3） E误差（偏低方案序分析或偏改变措施号高）碱石灰除吸收二氧化硫外还能偏低A 产生的气体先经浓硫酸干A吸收水，测得二氧化硫质量燥，后用碱石灰吸收增大高锰酸钾溶液中含有硫酸， 与氯偏低将硫酸酸化的高锰酸钾溶B化钡反应生成沉淀增大液换成溴水或碘水或硝酸溶液C二氧化硫在水中以 140 溶解，偏高将水换成四氯化碳、 煤油等收集二氧化硫体积减少非极性溶剂亚硫酸钡在空气中烘干及称重偏低先将二氧化硫用强氧化剂D过程中部分被氧化生成硫如溴

22、水氧化， 再加入足酸钡，产生固体质量增大量的氯化钡溶液或氢氧化钡溶液不能虽然甲基橙变色范围：pH 为 3144，氢氧化铜开始沉淀时的pH 为 5，在指示-剂变色范围之外，即中和酸时，铜离子不会消耗 OH，但是甲基橙由红色变成橙色、黄色时，铜离子溶液呈蓝色，对观察指示终点颜色有干扰（ 4）方案一： 取反应后溶液，向其中加入足量锌；收集并测定氢气的体积；通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度。方案二： 取反应后溶液，向其中加入过量的氢氧化钠溶液，至氢氧化铜完全沉淀；过滤、洗涤、（低温）干燥、称量至恒重；根据氢氧化铜的量计算出已反应的硫酸的量，进而计算剩余硫酸溶液浓度。方案三： 反应结束后将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干，称其质量即可。方案四： 反应结束后将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中加入足量氯化钡溶液，过滤出沉淀，洗净、干燥后称量。12