材料一 實驗室里可用固體亞硫酸鈉(Na2SO3)和稀硫酸在常溫下通過復(fù)分解反應(yīng)(屬于固液常溫反應(yīng)),也可采用金屬銅與濃硫酸在加熱時制得二氧化硫(屬于固液加熱反應(yīng),制得氣體較純)。
材料二 二氧化硫是無色具有刺激性氣味的氣體,密度比空氣大且能溶于水,其水溶液為亞硫酸。亞硫酸不穩(wěn)定,易分解為二氧化硫和水。二氧化硫能使紫色石蕊試液變紅色,也能使高錳酸鉀溶液或溴水褪色。二氧化硫通入品紅溶液,品紅褪色,加熱又呈現(xiàn)紅色,說明二氧化硫具有漂白性。
根據(jù)以上資料和所學(xué)的知識,請你回答下列問題:
(1)二氧化硫的物理性質(zhì)(任答兩條)___________、___________。
(2)制取二氧化硫氣體所需的發(fā)生裝置(填字母)___________或___________,收集裝置___________。
(3)在收集完氣體后應(yīng)將多余的二氧化硫氣體通入NaOH溶液(即尾氣處理),請你寫出這樣做的原因___________(用化學(xué)方程式表示)。
(4)若在上述實驗中氣體無法收集滿,則可能的原因是___________。
(5)你所學(xué)過的知識中,C裝置還可以用來做___________ 的實驗(舉一例即可),寫出制取該氣體的化學(xué)方程式______________________。
(6)某同學(xué)錯將稀鹽酸代替稀硫酸,欲制取純凈、干燥的二氧化硫做性質(zhì)實驗,凈化裝置中應(yīng)用 溶液除去鹽酸揮發(fā)出來的氯化氫氣體,干燥裝置中應(yīng)用___________除去水蒸氣。
(7)請你對上述實驗室制取二氧化硫的兩種方法進行評價(寫出兩點即可)
___________;
___________。
(1) 氣體密度比空氣大、易溶于水(或有刺激性氣味的氣體)
(2) C或B;D
(3) SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
(4)裝置的氣密性不完好
(5)CO2(或H2,或O2) CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑(或Zn+H2SO4 =ZnSO4+H2↑,或2H2O22H2O+O2↑)
(6)飽和的亞硫酸氫鈉 P2O5固體或濃硫酸
(7)①固液常溫反應(yīng)相對安全,但反應(yīng)較快,不易控制,且生成的二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸;②固液加熱反應(yīng)相對安全不高,由于有水生成也使硫酸濃度降低而影響反應(yīng)速率,但因濃硫酸有吸水性使制取的二氧化硫純度較高。(其它合理答案都對)
某化學(xué)活動小組學(xué)完酸雨的形成及其危害后,知道二氧化硫是導(dǎo)致酸雨的主要氣體之一,對二氧化硫氣體產(chǎn)生了濃厚興趣,對此進行了探究。
[提出問題]
實驗室如何制取二氧化硫?能不能像實驗室制取二氧化碳那樣用CaSO3與酸起反應(yīng)來制取呢?
[猜想與假設(shè)]
猜想①:CaSO3與HCl反應(yīng)(CaSO3+2HCl=CaCl2+H2O+SO2↑);
猜想②:CaSO3與H2SO4反應(yīng)(CaSO3+ H2SO4=CaSO4+H2O+SO2↑);
猜想③:Na2SO3與HCl反應(yīng)(Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2O+SO2↑);
猜想④:Na2SO3與H2SO4反應(yīng)(Na2SO3+ H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑);
猜想⑤:……
[收集證據(jù)]
(一)查閱有關(guān)資料:
1.二氧化硫是無色具有刺激性氣味的氣體,密度比空氣大且能溶于水,其水溶液為亞硫酸。亞硫酸不穩(wěn)定,易分解為二氧化硫和水。二氧化硫能使紫色石蕊試液變紅色,能使溴水、高錳酸鉀溶液褪色。二氧化硫通入到1%的品紅溶液中,品紅褪色,加熱又呈現(xiàn)紅色,說明二氧化硫具有漂白性。
2.學(xué)完二氧化碳的知識后已經(jīng)知道:鹽酸特別是濃鹽酸具有揮發(fā)性,使制得的氣體不純;硫酸鈣是微溶的,時間長了會隔絕與酸的接觸,阻礙反應(yīng)的進一步進行。
(二)實驗探究:
針對上面的猜想①至猜想④,化學(xué)活動小組依次設(shè)計了實驗方案,進行了實驗驗證。請你將他們設(shè)計的可行的實驗探究方案和實驗現(xiàn)象,填寫在下表中。(已經(jīng)準備好相應(yīng)的儀器和藥品)
猜想 |
可行的實驗探究方案 |
觀察到的實驗現(xiàn)象 |
猜想① |
用一支試管取少許CaSO3,加入2ml稀鹽酸,將產(chǎn)生的氣體通入到澄清石灰水中 |
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猜想② |
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猜想③ |
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猜想④ |
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[得出結(jié)論] _______________________________ 。
[反思與評價]
(1)有同學(xué)認為猜想②的驗證存在漏洞,你認可(或不認可)的理由是_______________________________ 。
(2)實驗室不用猜想①②③制取二氧化硫的原因_______________________________ 。
[交流與應(yīng)用]
凡事應(yīng)該一分為二的去看待,二氧化硫有害也有用。你認為二氧化硫在生活中的作用為(寫出一條即可)
_______________________________ 。
1.填表:(答案不唯一)
猜想 |
可行的實驗探究方案 |
觀察到的實驗現(xiàn)象 |
猜想① |
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產(chǎn)生大量氣泡,澄清石灰水變渾濁 |
猜想② |
用一支試管取少許CaSO3,加入2ml稀硫酸,將產(chǎn)生的氣體通入到紫色石蕊試液中 |
一開始產(chǎn)生氣泡,片刻后反應(yīng)停止,紫色石蕊試液變紅色 |
猜想③ |
用一支試管取少許Na2SO3,加入2ml稀鹽酸,將產(chǎn)生的氣體通入到用塑料瓶盛裝的NaOH溶液中 |
產(chǎn)生大量氣泡,塑料瓶變癟了 |
猜想④ |
用一支試管取少許Na2SO3,加入2ml稀硫酸,將產(chǎn)生的氣體通入到1%的品紅試液中 |
產(chǎn)生大量氣泡,品紅試液褪色 |
[得出結(jié)論]:
實驗室里可采用亞硫酸鈉(Na2SO3)固體和稀硫酸在常溫下發(fā)生反應(yīng)制得二氧化硫(Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑);二氧化硫與二氧化碳具有相似的化學(xué)性質(zhì),但不完全相同。
[反思與評價]:
(1)認可的理由,使紫色石蕊試液變紅色的不一定就是二氧化硫氣體,因為二氧化碳氣體也有此性質(zhì)(不認可的理由,猜想中已經(jīng)說明是CaSO3與H2SO4反應(yīng),產(chǎn)生的氣體一定是二氧化硫)。
(2)鹽酸特別是濃鹽酸具有揮發(fā)性,使制得的氣體不純;硫酸鈣是微溶的,時間長了會隔絕與酸的接觸,阻礙反應(yīng)的進一步進行。
[交流與應(yīng)用]:
二氧化硫具有漂白作用。生活中常用二氧化硫漂白紙漿、毛、絲、草編制品(如草帽)等(或二氧化硫還能夠殺滅霉菌和細菌,可以用作食物和干果的防腐劑)。