某化学探究小组欲对SO2的化学性质进行如下探究,请你帮助他完成实验报告。
| 物质 | 类别 | 化学性 质预测 | 实验验证 | ||
| 实验操作 | 实验现象 | 实质(用离子 方程式表示) | |||
| 二氧 化硫 | 酸性 氧化物 | 与水 反应 | 将盛满SO2气体的试管倒立在水中,并测定试管中溶液的pH | ① | SO2+H2O
|
| 与碱 反应 | ② | 出现白 色沉淀 | ③ | ||
H2SO3(2)该探究小组还根据SO2中S元素的化合价,预测并通过实验探究SO2的其他性质。探究过程中选用的实验药品有:浓硫酸、亚硫酸钠固体、Na2S溶液、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液等。探究过程的实验装置图如图所示,请回答下列问题。
①请你完成下列表格。
| 装置 | 药品 | 作用 |
| A | 验证二氧化硫的还原性 | |
| B | ||
| C | 品红溶液 |
②A中发生反应的离子方程式为 。
③实验时C中的实验现象是 。
④D装置的作用是 。E是尾气处理装置,有人认为E装置中可以加入足量的Ba(NO3)2溶液,你认为是否合理,请结合离子方程式加以说明: 。
(1)①试管中液面上升,溶液pH＜7
②将二氧化硫气体通入足量澄清石灰水[或Ba(OH)2溶液]中
③SO2+Ca2++2OH-=CaSO3↓+H2O(或SO2+Ba2++2OH-=BaSO3↓+H2O)
(2)①
| 装置 | 药品 | 作用 |
| A | 酸性高锰酸钾溶液 | |
| B | Na2S溶液 | 验证二氧化硫的氧化性 |
| C | 验证二氧化硫的漂白性 |
②5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+
③品红溶液褪色
④防倒吸 不合理,因为发生的反应为3Ba2++2NO3-+3SO2+2H2O=3BaSO4↓+2NO↑+4H+,生成的NO仍然对环境有污染
(1)二氧化硫在水中的溶解度较大,将盛满SO2气体的试管倒立在水中,由于二氧化硫的溶解造成试管内压强减小,导致液面上升。同时,二氧化硫的水溶液即亚硫酸呈酸性,所以溶液的pH＜7。验证二氧化硫与碱反应时,由于题目要求“出现白色沉淀”,因此不能用NaOH、KOH等碱溶液,必须用Ba(OH)2或Ca(OH)2等碱溶液。(2)根据所提供的药品,验证二氧化硫的还原性,可选择具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液。品红溶液显然是验证二氧化硫的漂白性,现象是品红溶液褪色。具有还原性的Na2S判断SO2具有氧化性。二氧化硫的水溶液呈酸性,在酸性环境中2NO3-可将溶液中+4价的S氧化为SO42-并生成BaSO4沉淀,同时2NO3-被还原为NO,带来新的污染。