Question

【題目】某學習小組對SO2使溶液褪色的機理進行探究。

I．SO2氣體的制備和性質初探

(1)裝置A中發生反應的化學方程式____________。

(2)裝置B中的試劑x是____________。

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

II．小組同學通過實驗繼續對D中品紅溶液褪色進行探究。

(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	試劑a	實驗現象
	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	紅色無明顯變化
	v	試劑a	紅色無明顯變化

①實驗 iii中Na2SO3溶液顯堿性的原因_____________(結合化學用語分析解釋)。

②對比實驗iii 和v，可以排除在該實驗條件下OH-對品紅褪色的影響，則試劑a可能

是__________溶液。

查閱資料：品紅與SO2水溶液、NaHSO3溶液、Na2SO3溶液反應前后物質如下：

③通過上述實驗探究并結合資料，小組同學得出結論：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________結構有關。

(5)驗證SO2使品紅褪色反應的可逆性

①甲同學加熱實驗i褪色后的溶液，產生刺激性氣味氣體，紅色恢復，從化學平衡移動角度解釋紅色恢復的原因__________。

②乙同學向實驗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。寫出生成白色沉淀的離子方程式___________。

③丙同學利用SO2的還原性，運用本題所用試劑，設計了如下實驗，證實了SO2使品紅褪色反應的可逆：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發生氧化還原反應，SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，使碘水的黃色褪去。 SO32-在溶液發生水解，SO32-+ H2OHSO3-+OH-，SO32-結合H2O電離的H+，最終達到平衡時溶液中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- 雙鍵或共軛或對醌式結構 SO2+H2OH2SO3，加熱使溶液中SO2逸出，溶液中H2SO3和SO2濃度均降低，使SO2與品紅反應逆向移動，最終達到平衡時，溶液中品紅濃度增大，溶液恢復紅色。 SO2+2OH-+Ba2+=BaSO3↓+H2O 碘水

【解析】

I．Cu與濃硫酸混合加熱發生反應：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑ +2H2O，制取得到的SO2氣體，經B裝置中NaHSO3飽和溶液的緩沖作用，SO2具有還原性，在C中SO2與碘水會發生氧化還原反應：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，發生反應：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O進行尾氣處理。

Ⅱ.(4)①利用鹽的水解規律分析溶液顯堿性的原因；

②選用溶液pH=10的NaOH或Na2CO3溶液進行對比；

③根據使品紅溶液褪色的物質分析使品紅溶液褪色的微粒；

(5)①加熱實驗i褪色后的溶液，產生刺激性氣味氣體，該氣體為SO2，同時看到溶液紅色恢復；

②SO2與Ba(OH)2發生反應產生BaSO3沉淀，同時看到溶液變紅色；

③根據反應SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI分析SO2使品紅褪色反應的可逆性。

(1)在裝置A中Cu與濃硫酸共熱，發生氧化還原反應，產生CuSO4、SO2、H2O，發生反應的化學方程式為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑ +2H2O；

(2)B裝置中溶液可以緩沖氣流，同時不能溶解SO2氣體，可根據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)小組同學觀察到C、D中溶液均褪色，通過檢驗C溶液中有SO42-，這是由于I2具有氧化性，而SO2具有還原性，在溶液中二者會發生氧化還原反應：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，反應產生的H2SO4、HI的水溶液均無色，使C中溶液褪色；

(4)①Na2SO3是強堿弱酸鹽，在溶液中SO32-會發生水解反應：SO32-+H2OHSO3-+OH-，SO32-結合H2O電離的H+，當最終達到平衡時，溶液中c(OH-)>c(H+)，因此溶液呈堿性；

②對比實驗iii和v，可以排除在該實驗條件下OH-對品紅褪色的影響，驗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根據實驗可知，向紅色的品紅溶液中加入Na2SO3、NaHSO3，會看到溶液紅色褪去，說明使品紅溶液褪色的主要微粒是H2SO3、SO32-、HSO3-；根據反應前后溶液顏色變化，結合物質分子結構可知：品紅溶液中顏色變化主要與其分子中的雙鍵或共軛或對醌式結構有關；

(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，產生刺激性氣味氣體，紅色恢復，說明SO2氣體溶于水發生反應：SO2+H2OH2SO3，加熱時溶液中SO2氣體逸出，溶液中H2SO3和SO2濃度均降低，使SO2與品紅反應逆向移動，品紅濃度增大，溶液又恢復紅色；

②向實驗i褪色后的溶液中滴入Ba(OH)2溶液至pH=10，發生反應：SO2+2OH-+Ba2+=BaSO3↓+H2O，生成白色沉淀，由于SO2濃度降低，SO2與品紅反應逆向移動，品紅濃度增大，使溶液又恢復了變紅；

③由于SO2具有還原性，與碘水會發生氧化還原反應：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，使溶液中SO2濃度降低，SO2與品紅反應逆向移動，導致品紅濃度增大，最終使溶液又恢復了變紅。