Question

某研究小组将纯净的SO₂气体通入0.1mol•L^﹣1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；

(1)验证假设一

该小组设计实验验证了假设一，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•L^﹣^1BaCl2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•L^﹣^1Ba(NO3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体	________

为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液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____________；V₁时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是__________。（用离子方程式表示）

(2)验证假设二

请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论：

实验步骤	实验现象	结论
__________________	______________	假设二成立

(3)若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的O₂和KNO₃氧化相同的H₂SO₃溶液（溶液体积变化忽略不计），充分反应后两溶液的pH前者_____________（填“大于”或“小于”）后者，理由是__________________________。

Answer

无明显现象 有白色沉淀生成 SO2溶于水后生成H2SO3 3SO2+2H2O+2NO3−=2NO↑+4H++3SO42−

实验步骤

实验现象

结论

实验1：在盛有不含O2的25mL0.1mol•L﹣1BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体

无现象

假设二成立

实验3：在盛有未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中，缓慢通入纯净的SO2气体

有白色沉淀生成

小于 反应的离子方程式表面，足量的O2和NO3-分别氧化相同H2SO3，生成的H+的物质的量前者大于后者

【解析】

（1）根据强酸制弱酸的原理分析；（2）要验证假设2成立，只需要验证二氧化硫通入未经脱氧气处理氯化钡溶液中看是否产生白色沉淀；（3）根据反应离子方程式中氢离子多少分析解答。

（1）亚硫酸酸性弱于盐酸，依据强酸制备弱酸规律，二氧化硫与氯化钡溶液不反应，不会产生沉淀，所以无明显现象；二氧化硫溶于水，与水反应生成亚硫酸，亚硫酸与硝酸根离子反应生成硫酸根离子，硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀，所以会产生白色沉淀；

实验1中，二氧化硫溶于水后生成H2SO3，亚硫酸电离出氢离子：H2SO3H++HSO3−，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，则实验2的pH小于实验1，故答案为：无明显现象；有白色沉淀生成；SO2溶于水后生成H2SO3；3SO2+2H2O+2NO3−=2NO↑+4H++3SO42−；

（2）要验证假设2成立，只需要验证二氧化硫通入未经脱氧气处理氯化钡溶液中看是否产生白色沉淀，若产生白色沉淀，则证明假设二成立；故答案为：将纯净的SO2气体通入未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中；有白色沉淀生成；

（3）根据离子反应方程式O2+2SO2+2H2O=4H++2SO42−、3SO2+2H2O+2NO3−=2NO↑+4H++3SO42−，这说明足量的O2和NO3-分别氧化相同H2SO3，生成的H+的物质的量前者大于后者，因此实验1中溶液pH变小。故答案为：小于；反应的离子方程式表面，足量的O2和NO3-分别氧化相同H2SO3，生成的H+的物质的量前者大于后者。