Question

SiO₂、SO_­2和CO₂都是酸性氧化物，它們的化學性質具有一定的相似性；Mg和Na的化學性質也具有一定相似性。某興趣小組用如圖所示裝置進行Mg與SO₂反應的實驗。

（1）選擇制取SO₂的合適試劑           （填編號）。
①濃HCl     ②濃H₂SO₄     ③Na₂SO₃固體     ④CaSO₃固體
（2）上述裝置還可優化，優化的方法是                                               ，裝置C中NaOH溶液的作用是                                   。
（3）甲同學推測Mg與SO₂的反應與CO₂相似，則該反應方程式為                       
               ；乙同學的推測是：2Mg+3SO₂2MgSO₃+S；丙同學的推測是：3Mg+SO₂2MgO+MgS，要驗證甲、乙、丙三位同學的推測是否正確，丁同學作如下實驗探究：
已知：MgSO₃和MgS都是微溶于水，能與鹽酸發生復分解反應放出氣體；H₂S氣體通入CuSO₄溶液中出現黑色沉淀。
限選試劑：2mol/L HCl、2mol/L HNO­₃、蒸餾水、2mol/LNaOH、品紅溶液、澄清石灰水、2mol/LCuSO₄；儀器和用品自選。

序號	實驗步驟	預期現象和結論
①	取少量反應后所得固體于試管中
②	向試管中的固體慢慢滴加          ， 試管口塞上帶導管的單孔塞，并將導管通入盛有        的試管中。	若試管中的             ， 則丙同學推測正確。 若試管中的固體未完全溶解，且            ，則乙同學推測正確。

根據上述實驗探究，能證明甲同學推測正確的操作和預期現象是                                                                     。
（4）上述實驗需要100mL，2mol/L的HCl，配制時選用      (選填10 mL、25 mL、50 mL或100 mL)量筒量取36.5%,密度1.19g/mL的濃鹽酸的體積為    mL。（保留三位有效數字）

Answer 1

（16分）
（1）②③（2分）（有錯不給分）
（2）在A和B之間增加用濃硫酸干燥的裝置（2分）；（或在B管藥品下墊鋼片也給2分）
（若有BC之間加用濃硫酸干燥的裝置不算給分或扣分點，沒有說明AB之間得0分）
吸收多余的SO₂，防止污染環境（1分）
（只寫其中一個就給1分，有錯不給分）
（3）2Mg+SO₂2MgO+S（2分）
（沒寫條件扣1分，條件可以寫點燃，沒有配平扣1分）
方案I

②

2mol/L 鹽酸至過量（1分）； （鹽酸沒寫濃度、沒有寫過量或足量不給分） 品紅（1分）（或品紅溶液）

固體完全溶解；（1分） （沒有寫完全不給分） （另加品紅不褪色不算得分點） 品紅溶液褪色（1分）；（若只寫品紅也給分）

    
方案II

②

2mol/L 鹽酸至過量（1分）； 1~2ml（體積不算給分點）2mol/LCuSO4（1分）

出現黑色沉淀；（1分）（沒有寫黑色不給分） 有刺激性氣味的氣體產生（1分）；

 
向反應后所得固體加過量2mol/L鹽酸（寫2mol/L硝酸不扣分）（給1分），固體未完全溶解且品紅溶液不褪色（兩個現象都對才給1分）（或反應后固體未完全溶解于鹽酸且無氣體產生（兩個現象都對才給1分））（2分）
或者向反應后所得固體加過量2mol/LHCl（1分），固體未完全溶解且盛有2mol/LCuSO₄的試管沒有出現明顯變化。（1分）前后答案不牽制，各得各的分
（4）25mL（1分）（有錯不給分）；16.8（16.7~17.0 都給2分，若只寫17扣1分） （2分）

解析試題分析：（1）亞硫酸的酸性比硫酸弱，根據強制弱的復分解反應原理，Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，因此應選擇濃硫酸和亞硫酸鈉制取二氧化硫氣體，不能選擇亞硫酸鈣，因為亞硫酸鈣、硫酸鈣都微溶于水；也不能選擇濃鹽酸，因為鹽酸具有揮發性，產生的HCl、水蒸氣對鎂與二氧化硫的反應產物產生干擾；（2）上述裝置缺少干燥裝置，應在在A和B之間增加用濃硫酸干燥的裝置；二氧化硫具有酸性氧化物的通性，容易與氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉和水，從而吸收多余的二氧化硫、防止污染環境；（3）由于CO₂（g）+4Na（g）2Na₂O（s）+C（s，金剛石），則CO2+2Mg2MgO+C，由此類比或仿寫，則2Mg+SO₂2MgO+S；裝置B中固體產物可能是MgO和S或MgSO₃和S或MgO和MgS，根據物質性質及已知信息可知，單質硫是難溶于水的黃色固體，也不溶于鹽酸或稀硝酸；氧化鎂難溶于水，可溶于鹽酸或硝酸；亞硫酸鎂微溶于水，易溶于鹽酸或硝酸，但前者反應產生二氧化硫氣體，二氧化硫氣體可用品紅溶液檢驗，后者沒有二氧化硫產生，而是產生一氧化氮；硫化鎂微溶于水，易溶于鹽酸或硝酸，前者反應生成硫化氫氣體，硫化氫通入硫酸銅溶液產生黑色沉淀，后者不產生硫化氫，而是產生單質硫和一氧化氮氣體；根據上述性質可以確定檢驗試劑，以及預期現象和結論，從而設計合理的實驗方案；（4）先根據c?V=n求稀鹽酸中溶質的物質的量，再根據n?M=m求稀溶液中溶質的質量，由于稀釋前后溶質質量保持不變，然后根據溶質質量除質量分數可求濃鹽酸的質量，最后根據濃溶液質量除以密度求濃鹽酸的體積，即濃鹽酸體積計算表達式==16.8mL；根據量筒的使用方法，25mL規格量筒最接近16.8mL，因此應選擇25mL規格。
考點：考查化學實驗方案的設計與評價，涉及二氧化硫氣體制取方法、氣體制法、性質、尾氣處理裝置的評價和改進、元素化合物的重要性質、物質成分探究實驗方案的設計、稀釋定律、物質的量濃度、物質的量、溶液密度、溶液體積、質量分數等量的計算等。