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

H₂SO₃

．

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

（2）利用如圖所示的裝置研究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

2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃

．
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⁺，則該反應的離子方程式是

5SO₂+2H₂O+2MnO₄=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺

．
③乙同學按I、II、IV的順序連接裝置，若裝置IV中有40mL 2.5mol?L^-1NaOH溶液，反應后增重4.8g，則裝置IV中發生總反應的化學方程式是

3SO₂+4NaOH═Na₂SO₃+2NaHSO₃+H₂O

．

Answer 1

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 ；
（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；
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；
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；

解答：（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

催化劑 .

△

2SO₃；
故答案為；2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃；
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．