Question

在学习“酸和碱”后，小明同学对“硫在氧气中燃烧”实验进行再探究。想到实验生成的二氧化硫是非金属氧化物，提出疑问：二氧化硫能否与水反应生成酸?

 

（进行实验）：将点燃的硫伸入盛有氧气的集气瓶（有少量的水）中，反应中产生刺激性气味的气体；反应后，盖紧集气瓶口的玻璃片，振荡集气瓶；再打开玻璃片，仍能闻到刺激性气味；随后向其中滴入几滴紫色的石蕊试液，瓶中液体变为红色。

（发现问题）：这种能使石蕊试液变红色的物质是什么?怎样防止氧化硫排放到空气中去？

（查阅资料）：在涉及的反应中，二氧化硫与二氧化碳的性质相似；二氧化硫与水反应生成“亚硫酸”（化学式为H₂SO₂）；亚硫酸还可进一步与氧气反应生成硫酸。

请解答下列问题：

（1）为了验证二氧化硫能与水发生反应生成酸，一同学使用下列图示中所给实验用品，设计实验：分别取三朵紫色纸花，①一朵喷洒水；②一朵直接放入盛有二氧化硫气体的集气瓶中；③一朵喷洒水后放入盛有二氧化硫的集气瓶中。其中紫色纸花不会变色的是_____（填实验序号）。该实验设计的优点是_____。

（2）亚硫酸中硫元素的化合价为_____价。

（3）写出亚硫酸生成硫酸的化学方程：_____。

（4）亚硫酸、硫酸、盐酸和碳酸都能使石蕊试液变红色，从微观角度分析原因是_____；

（5）为更多的吸收二氧化硫，防止二氧化硫散发至空气中。有以下试剂，你认为用来代替集气瓶中的水最为合适的是_____ （填序号）。

①饱和氧氧化钙溶液；②饱和氯化钠溶液；③浓盐酸；④饱和氢氧化钠溶液

Answer

①② 既控制了变量，又减少对空气的污染 +4 2H2SO3+O2=2H2SO4 亚硫酸、硫酸、盐酸和碳酸溶液中含有氢离子 ④

【解析】

（1）二氧化硫能与水反应生成亚硫酸，酸能使紫色石蕊变红色；①水显中性，不能使紫色石蕊变红色；②干燥的紫色纸花不能使紫色石蕊变红色；该实验设计的优点是既控制了变量，又减少了对空气的污染。

（2）氢元素显+1价，氧元素显-2价，所以亚硫酸中硫元素的化合价为+4价；

（3）亚硫酸和氧气反应生成硫酸，化学方程式为：2H2SO3+O2=2H2SO4；

（4）酸能使紫色石蕊变红色，亚硫酸、硫酸、盐酸和碳酸溶液中含有氢离子，都能使石蕊试液变红色；

（5）二氧化硫是典型的酸性氧化物，能与碱，碱性氧化物，水等多种物质作用。一般常用碱溶液来吸收二氧化硫，用NaOH溶液吸收，生成亚硫酸钠，氢氧化钙微溶于水，澄清石灰水中氢氧化钙的含量很少，因为溶质多了就会出现浑浊不澄清，一般用这个检验二氧化碳或者二氧化硫，故选：④。