Question

硫元素是动植物生长不可缺少的元素，广泛存在于自然界中。

从图1中选择符合图2要求的 X 、Y 代表的物质：X ______、Y ________。

(2)硫酸是重要的化工原料，小组同学对硫酸的工业制备和性质进行探究。查阅资料，工业制硫酸的过程如下：

①上述工业制硫酸过程中，没有发生氧化还原反应的过程是______________ 。(填“I ”“ II”或“III” )

②黄铁矿( FeS₂ ) 中S为- 1价，完成过程 I 的化学反应方程式：______FeS₂十______=_____Fe₂O₃+ _____SO₂↑

③过程 II 中，小组同学在 500°C 和 10l kPa 条件下，将一定量的 SO₂ 和 O₂充入含有催化剂的密闭容器中发生反应，随着反应的进行，用气体传感器测量各组分的浓度见下表

反应时间/ s	0	10	20	30	40	50	60	70	100
c ( SO2 ) / ( mol • L ^-1)	10	7	5	3.5	2	1	1	1	1
c ( O2 ) / ( mol • L ^-1)	5	3.5	a	1.75	1	0.5	b	0.5	0.5
c ( SO3 ) / ( mol • L ^-1)	0	3	5	6.5	8	9	9	9	9

数据分析，表中 a 、b 代表的数值分别是：a =________、b =  _______；小 组同学判断 SO₂ 和 O₂的 反应 50 秒后处于平衡状态，他们的判断依据是___________。

(3)浓硫酸与木炭在加热条件下可发生化学反应 ，为了检验反应产物，某同学设计了如下图所示的实验(部分夹持装置省略)。回答相关问题

①浓硫酸与木炭反应的化学方程式是 ________________。

②装置 A 中的实验现象是____________；证明的产物是___________ 。

③装置 C 的作用是_______________ 。

④该同学认为，如果去掉装置 B 也能实现产物的验证，该同学依据的实验现象及推理过程是__________________。

Answer

CaSO4•2H2O和Na2SO4•10H2O CuFeS2 III 4 11O2 2 8 2.5 0.5 自50s开始SO2、SO3的浓度保持不变 固体由白色变为蓝色 H2O 除去CO2中的SO2，并检验是否除尽 酸性高锰酸钾溶液既能检验SO2又能除去CO2中的SO2，酸性高锰酸钾溶液颜色变浅说明产物中有SO2，而溶液未完全褪色时，说明SO2已经被除尽。

【解析】

（1）从图2可知X、Y分别代表+6价的盐和-2价的盐，图1中只有CuFeS2和CaSO4•2H2O、Na2SO4•10H2O，故答案为：CaSO4•2H2O和Na2SO4•10H2O；CuFeS2；

(2)①氧化还原反应的特征是元素的化合价发生变化，过程I 由FeS2中- 1价的S转化为SO2中+4价的S，故是氧化还原反应，过程II是由SO2中+4价的S转化为SO3中+6价的S，故是氧化还原反应，过程III由SO3转化为H2SO4没有化合价的改变，故不是氧化还原反应，答案为：III；

②根据反应前后元素种类不变发现，反应物在缺少O元素，故反应物中由O2，再黄铁矿( FeS2 ) 中S为- 1价转化为SO2中+4价，Fe为+2价转化为Fe2O3中+3价，故可1molFeS2在反应中共失去11mole-，而1molO2由0价转化为-2价，得到4mole-，根据得失电子守恒，最小公倍数为44，故FeS2前面的系数为4，氧气的系数为11，再根据硫原子守恒可知SO2的系数为8，根据铁原子守恒可知Fe2O3的系数为2，故答案为：4 ；11O2 ；2；8；

③根据过程II 中发生的反应进行计算： ，可知a=5-2.5=2.5，从表中可知，自50s以后SO2、SO3的浓度均不再改变，说明从50s开始反应达到化学平衡，故b=0.5，化学平衡的重要标志是正逆反应速率相等，体系各组分的浓度保持不变，故答案为：2.5； 0.5 ；自50s开始SO2、SO3的浓度保持不变；

(3) ①浓硫酸与木炭在加热条件下生成SO2、CO2和H2O，故浓硫酸与木炭反应的化学方程式是 ，故答案为：；

②装置 A 中装有白色的无水硫酸铜遇水会变为蓝色的硫酸铜晶体(CuSO4•5H2O），故装置 A 中的实验现象是固体由白色变为蓝色，证明的产物是H2O；故答案为：固体由白色变为蓝色；H2O；

③装置B是检验SO2的，现象为品红溶液红色褪去，由于CO2、SO2均能使澄清石灰水变浑浊，故需先出去SO2再检验CO2，故装置 C 的作用是除去CO2中的SO2，并根据褪色情况检验SO2是否除尽，故答案为：除去CO2中的SO2，并检验是否除尽；

④CO2不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而SO2可以，SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色的过程也使吸收SO2的过程，故酸性高锰酸钾溶液既能检验SO2又能除去CO2中的SO2，故答案为：酸性高锰酸钾溶液既能检验SO2又能除去CO2中的SO2，酸性高锰酸钾溶液颜色变浅说明产物中有SO2，而溶液未完全褪色时，说明SO2已经被除尽。