Question

為了探究三種氣態氧化物(SO₂、NO₂、CO₂)的性質，某同學設計了一組實驗：
實驗一：探究三種氣體在水中的溶解性，用三支相同的試管收集滿三種氣體，倒置在盛滿水的燒杯中，一段時間后，觀察到的現象如圖A、B、C所示。

（1）在相同條件下，三種氣體在水中溶解度最大的是________（寫化學式）寫出A燒杯中發生反應的化學方程式：____                       。如果在三只燒杯中分別滴幾滴紫色石蕊試液，可觀察到的現象是_____________________          。
實驗二：用三只集氣瓶收集滿二氧化硫、二氧化氮氣體，然后將其倒置在水槽中。分別緩慢通入適量O₂或Cl₂，如圖D、E、F所示。一段時間后，D、E裝置的集氣瓶中充滿溶液，F裝置的集氣瓶中還有氣體剩余。

（2）實驗二中裝置D的集氣瓶最終充滿溶液(假設瓶內液體不擴散)：
①寫出裝置D中總反應的化學方程式：
_______________________________________________。
②假設該實驗條件下，氣體摩爾體積為a L·mol^－1。則裝置D的集氣瓶中所得溶液溶質的物質的量濃度為____________________。
（3） 寫出實驗F通入氧氣后，發生反應的化學方程式：____________________________。
（4）溶液充滿集氣瓶后，在E裝置的水槽里滴加硝酸鋇溶液，可能觀察到的現象為________，用有關的離子方程式解釋原因：________________________。

Answer 1

（1）NO₂
3NO₂＋H₂O=2HNO₃＋NO   溶液都變紅色
（2）①4NO₂＋O₂＋2H₂O=4HNO₃   ②1/a mol·L^－1
（3） 2SO₂＋O₂＋2H₂O=2H₂SO₄
（4）出現白色沉淀     Cl₂＋SO₂＋2H₂O=2Cl^－＋SO＋4H^＋     Ba^2＋＋SO=BaSO₄↓

試題分析：（1）NO₂在水中的溶解度最大；A試管剩余氣體的體積為試管體積的1/3，所以A中氣體為NO₂，NO₂與H₂O反應的方程式為：3NO₂＋H₂O=2HNO₃＋NO；SO₂與H₂O反應生成H₂SO₃，NO₂與H₂O反應生成HNO₃，CO₂與水反應生成H₂CO₃，都顯酸性，滴入石蕊試液變紅。
（2）①由3NO₂＋H₂O=2HNO₃＋NO和2NO+O₂=2NO₂，可推出總反應化學方程式為：4NO₂＋O₂＋2H₂O=4HNO₃
②設集氣瓶的體積為VL，則充滿的NO₂也為VL，HNO₃的濃度為：VL÷aL/mol÷VL=1/a mol·L^－1。
（3）O₂氧化SO₂，化學方程式為： 2SO₂＋O₂＋2H₂O=2H₂SO₄
（4）Cl₂在H₂O存在的條件下把SO₂氧化，生成SO₄²?，SO₄²?與Ba²⁺反應生成BaSO₄沉淀，試液現象為：出現白色沉淀；反應的離子方程式為：Cl₂＋SO₂＋2H₂O=2Cl^－＋SO＋4H^＋ Ba^2＋＋SO=BaSO₄↓。