(14分)某研究小组将纯净的 S O _ 2 气体通入 0…——2015 高考化学第 28 题答案解析

2015_省自主命题(安徽)

2015 安徽 第 28 题 解答题 区分题
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28.(14分)某研究小组将纯净的 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 气体通入 0.1mol·L<sup>-1</sup> 的 $\mathrm { B a } ~ ( \mathrm { N O } _ { 3 } )$ 溶液中,得到了 $\mathrm { B a S O _ { 4 } }$ 沉淀,为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的 $\mathrm { S O } _ { 2 }$,该小组提出了如下假设:

假设一:溶液中的 $\mathrm { N O } _ { 3 } \cdot$

假设二:溶液中溶解的 $\mathrm { \bf O } _ { 2 }$

(1) 验证假设一

该小组设计实验验证了假设一,请在下表空白处填写相关实验现象

<table><tr><td>实验步骤</td><td>实验现象</td><td>结论</td></tr><tr><td>实验1:在盛有不含 $O_{2}$ 的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的 $SO_{2}$ 气体</td><td>____</td><td rowspan="2">假设一成立</td></tr><tr><td>实验2:在盛有不含 $O_{2}$ 的25ml0.1mol/LBa( $NO_{3}$ )2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的 $SO_{2}$ 气体</td><td>____</td></tr></table>

<table><tr><td>实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)</td></tr></table>

(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液的 $\mathsf { p H }$ 随通入 $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 体积的变化曲线如下图

实验 1 中溶液 $\mathsf { p H }$ 变小的原因是\_\_\_\_ $\mathrm { ; V _ { 1 } }$ 时,实验 2 中溶液 pH 小于实验 1 的原因是(用离子方程式表示)

(3)验证假设二

请设计实验验证假设二,写出实验步骤,预期现象和结论。

(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别通入足量的 $\mathrm { O } _ { 2 }$ 和 $\mathrm { K N O } _ { 3 }$,氧化相同的 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$ 溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的 pH 前者\_\_\_\_\_\_\_(填大于或小于)后者,理由是

参考答案

(1) 无明显现象、有白色沉淀生成; (2) ${ \mathrm { S O } } _ { 2 }$ 溶于水后生成 $H _ { 2 } S O _ { 3 }$ $3 \mathrm { S O } _ { 2 } + 2 \mathrm { \Delta } N O _ { 3 } ^ { - } \ + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } = 3 \mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - } + 4 \mathrm { H } ^ { + } + 2 \mathrm { N O }$ $\begin{array} { r l } { 3 \mathbb { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 } + 2 N O _ { 3 } ^ { - } \ = \ } & { { } 3 \mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - } + 4 \mathbb { H } ^ { + } + 2 \mathrm { N O } + \mathbb { H } _ { 2 } \mathrm { O } ) } \end{array}$ <table><tr><td>实验步骤</td><td>实验现象</td><td>结论</td></tr><tr><td>实验1:作为参考实验</td><td></td><td rowspan="2">假设二成立</td></tr><tr><td>实验3:将纯净的 $SO_{2}$ 气体通入未经脱 $O_{2}$ 处理的25mL0.1mol/L的 $BaCl_{2}$ 溶液中</td><td>有白色沉淀生成</td></tr></table> (4)小于,反应的离子方程式表明,足量的 $\mathrm { O _ { 2 } }$ 和 ${ \mathrm { N O } } _ { 3 }$ 分别氧化相同的 $H _ { 2 } S O _ { 3 }$,生成的H+的物质的量前者多余后者

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【答案】(1)无明显现象、有白色沉淀生成(2) ${ \mathrm { S O } } _ { 2 }$ 溶于水后生成 $H _ { 2 } S O _ { 3 }$

$3 \mathrm { S O } _ { 2 } + 2 \mathrm { \Delta } N O _ { 3 } ^ { - } \ + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } = 3 \mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - } + 4 \mathrm { H } ^ { + } + 2 \mathrm { N O }$ $\begin{array} { r l } { 3 \mathbb { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 } + 2 N O _ { 3 } ^ { - } \ = \ } & { { } 3 \mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - } + 4 \mathbb { H } ^ { + } + 2 \mathrm { N O } + \mathbb { H } _ { 2 } \mathrm { O } ) } \end{array}$

<table><tr><td>实验步骤</td><td>实验现象</td><td>结论</td></tr><tr><td>实验1:作为参考实验</td><td></td><td rowspan="2">假设二成立</td></tr><tr><td>实验3:将纯净的 $SO_{2}$ 气体通入未经脱 $O_{2}$ 处理的25mL0.1mol/L的 $BaCl_{2}$ 溶液中</td><td>有白色沉淀生成</td></tr></table>

(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的 $\mathrm { O _ { 2 } }$ 和 ${ \mathrm { N O } } _ { 3 }$ 分别氧化相同的 $H _ { 2 } S O _ { 3 }$,生成的H+的物质的量前者多余后者

【解析】(1)根据强酸制弱酸的原理,亚硫酸是弱酸不能制备盐酸,故实验1无现象, ${ \mathrm { S O } } _ { 2 }$ 溶于水后生成$\mathrm { H _ { 2 } S O _ { 3 } }$,亚硫酸显酸性,电离出 $\mathrm { H \Omega ^ { - } }$,和 $\mathrm { N O } _ { 3 }$ 结合生成硝酸,具有强氧化性,将 $S O _ { 3 } { } ^ { 2 }$ 氧化成 $\mathrm { S O } _ { 4 } 2 \cdot$,故生成白色的 $\mathtt { B a S O 4 }$ 沉淀:(2) $\mathrm { S O } _ { 2 }$ 溶于水后生成 $\mathbb { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$,亚硫酸显酸性,故pH值减小;

$$ 3 \mathrm{SO} _ {2} + 2 N O _ {3} ^ {-} + 2 \mathrm{H} _ {2} \mathrm{O} = 3 \mathrm{SO} _ {4} ^ {2 -} + 4 \mathrm{H} ^ {+} + 2 \mathrm{NO} \quad (\text {或} 3 \mathrm{H} _ {2} \mathrm{SO} _ {3} + 2 N O _ {3} ^ {-} = 3 \mathrm{SO} _ {4} ^ {2 -} + 4 \mathrm{H} ^ {+} + 2 \mathrm{NO} + \mathrm{H} _ {2} \mathrm{O}) ; $$

<table><tr><td>实验步骤</td><td>实验现象</td><td>结论</td></tr><tr><td>实验1:作为参考实验</td><td></td><td rowspan="2">假设二成立</td></tr><tr><td>实验3:将纯净的 $SO_{2}$ 气体通入未经脱 $O_{2}$ 处理的25mL0.1mol/L的 $BaCl_{2}$ 溶液中</td><td>有白色沉淀生成</td></tr></table>

(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的 $\mathrm { O } _ { 2 }$ 和 $\mathrm { N O } _ { 3 } .$ 分别氧化相同的 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$,生成的H+的物质的量前者多余后者(其它合理答案也正确)

【考点定位】本题属于实验设计和评价题,考查学生对实验的设计探究能力,多属于开放性试题,可能出现多种正确答案,属于综合性较强的较难题型。

【名师点睛】解决本题首先应具备的知识基础是掌握基本的化学实验原理及方法,比如物质的分离与提纯的原理和方法,物质的检验的原理和方法,数据的处理的方法和误差分析等方法。解决本题型的关键在于审题仔细,找出要探究的具体问题,像题目中的“研究、验证、探究”等字眼后面的一般就是我们需要把握的探究问题。在设计实验时还有遵循以下原则,比如科学性原则、单一变量原则和对照原则等原则,比如此题在设计实验时用实验1作为对照实验,有利于更好的得出结论。实验探究一般步骤为,提出假设设计实验,根据实验现象得出结论

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