Question

某小組同學欲研究SO₂的性質。
(1)將相關的含硫物質分為如下表所示3組，第2組中物質X的化學式是       。

第1組	第2組	第3組
S(單質)	SO2、X、Na2SO3、NaHSO3	SO3、H2SO4、Na2SO4、NaHSO4

(2)利用下圖所示的裝置研究SO₂的性質：
(熔點：SO₂ －76.1℃，SO₃  16.8℃；沸點：SO₂ －10℃，SO₃ 45℃)

①裝置Ⅰ模擬工業生產中SO₂催化氧化的反應，其化學方程式是                 。
②甲同學按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的順序連接裝置，裝置Ⅱ的作用是                    ；裝置Ⅲ中溶液逐漸褪色，生成Mn²⁺，同時pH降低，則該反應的離子方程式是                           。
③乙同學按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的順序連接裝置，若裝置Ⅳ中有40 mL 2.5mol/L NaOH溶液，反應后增重4.8 g，則裝置Ⅳ中發生反應的化學方程式是                            。

Answer 1

(1)H₂SO₃  (2)①2SO₂＋O₂2SO₃
②使SO₃凝結成固體與SO₂分離   5SO₂＋2H₂O＋2MnO₄^—＝5SO₄^2—＋2Mn^2＋＋4H^＋
③3SO₂＋4NaOH＝Na₂SO₃＋2NaHSO₃＋H₂O 

試題分析：（1）將相關的含硫物質依據硫元素化合價分組，依據低三族分類順序，判斷X為+4價的酸為H₂SO₃ ；
故答案為：H₂SO₃ ；
（2）①工業生產中SO₂催化氧化的反應是二氧化硫的催化氧化反應；化學方程式為：2SO₂+O₂ 2SO₃；
故答案為；2SO₂+O₂2SO₃；
②裝置II的作用是冷卻裝置，三氧化硫的沸點較低，通過冰水混合物，使SO₃凝結成固體與SO₂分離，裝置III中高錳酸鉀溶液會和二氧化硫反應逐漸褪色，生成Mn²⁺，二氧化硫被氧化為硫酸；
反應的離子方程式為：5SO₂+2H₂O+2MnO₄=5SO₄^2-+2Mn₂⁺+4H⁺；
故答案為：使SO₃凝結成固體與SO₂分離，5SO₂+2H₂O+2MnO₄=5SO₄^2-+2Mn₂⁺+4H⁺；
③若裝置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液，反應后增重4.8g，吸收的為二氧化硫氣體，依據二氧化硫物質的量和氫氧化鈉物質的量進行分析判斷生成產物，若n（SO₂）：n（NaOH）=1：2反應按照反應：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；若n（SO₂）：n（NaOH）=1：1，反應按照反應SO₂+NaOH=NaHSO₃；裝置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液中n（NaOH）=0.1mol，n（SO₂）="4.8g÷64g/mol" =0.075mol；n（SO₂）：n（NaOH）=0.075：0.1=3：4，所以生成產物為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，反應的化學方程式依據直平法寫出：3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O；
故答案為：3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O。
點評：本題考查了物質分類方法，規律總結，實驗過程分析判斷，化學方程式和離子方程式的書寫，反應產物的分析判斷，題目難度中等。