Question

某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验中，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为除二氧化硫气体外，还可能产生氢气。为了验证哪位同学的判断正确，丙同学设计了如图所示实验装置(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，气体发生装置略去)。试回答：

（1）上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为___________________。

（2）乙同学认为还可能产生氢气的理由是______________。

（3）A中加入的试剂可能是________，作用是________；B中加入的试剂可能是_________    ，作用是________；

（4）可以证明气体X中含有氢气的实验现象是：C中：________，D中：__________。

II.该小组同学将收集的SO₂气体通入0.1mol/L的Ba(NO₃)₂溶液中，得到了BaSO₄沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO₂，该小组提出了如下假设：

假设一：溶液中的NO₃^-

假设二：溶液中溶解的O₂

该小组设计实验验证了假设一，

（5）请在下表空白处填写相关实验现象

实验步骤	实验现象	结论
实验1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	___________________	假设一成立
实验2:在盛有不含O2的 25ml0.1mol/LLBa(NO3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	___________________

（6）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO₂体积的变化曲线如图，实验1中溶液pH变小的原因是（用离子方程式表示）___________________。

Answer

Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2+2H2O 当Zn与浓硫酸反应时，浓硫酸浓度逐渐变小，Zn与稀硫酸反应可产生H2 品红溶液 检验SO2 浓硫酸 吸收水蒸气 黑色（CuO）粉末变成红色（Cu） 白色粉末变成蓝色 无现象 白色沉淀生成 SO2溶于水后生成H2SO3，亚硫酸显酸性，故pH值减小 3SO2+2H2O+2NO3-4H++3SO42-+2NO

【解析】（1）锌和浓硫酸反应是二氧化硫、硫酸锌和水，反应的化学方程式为：Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O；（2）当Zn与浓硫酸反应时，浓硫酸浓度逐渐变小，Zn与稀硫酸反应可产生H2。（3）二氧化硫具有漂白性，通常用品红溶液检验二氧化硫的存在，因此A中加入的试剂可能是品红溶液，作用是检验SO2；氢气还原氧化铜时需要干燥的氢气，则B中加入的试剂可能是浓硫酸，作用是吸收水蒸气；（4）氢气具有还原性能够还原氧化铜，所以若有氢气则C装置中黑色氧化铜变为红色铜，D装置中白色硫酸铜变为蓝色；（5）根据强酸制取弱酸的原理，亚硫酸是弱酸不能制备盐酸，故实验1无现象；二氧化硫溶于水后生成H2SO3，亚硫酸电离出氢离子，H+、NO3-结合生成具有强氧化性的HNO3，硝酸将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，从而生成硫酸钡沉淀；（6）实验1中，二氧化硫溶于水后生成H2SO3，亚硫酸电离出氢离子：H2SO3⇌2H++SO32-，所以溶液的pH减小；实验2发生反应：3SO2+2H2O+2NO3-=2NO+4H++3SO42-，反应中生成了强酸硫酸，所以pH减小。