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
48.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
49.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体积的变化曲线如下图。
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)_________。
50.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。
51.若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别通入足量的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___________。
无现象;白色沉淀生成
(1)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:H2SO3⇌2H++SO32﹣,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。
由物质的性质推知相关的化学反应,再对实验现象的分析
物质间的相关化学反应
SO2溶于水后生成H2SO3,亚硫酸显酸性,故pH值减小;3SO2+2H2O+2NO3﹣=2NO+4H++3SO42﹣
试验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;试验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。
由物质的性质推知其相关的反应,对结果进行解释。
物质的性质掌握不牢致使离子反应方程式的书写不正确。
验证假设二,需要用实验1做对比实验,然后做实验3:在盛有未经脱O2处理的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体,若有白色沉淀生成,则假设二成立
明确实验目的及实验原理为解答关键。验证假设二,需要用实验1做对比实验,然后做实验3:在盛有未经脱O2处理的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体,若有白色沉淀生成,则假设二成立;
物质性质实验方案的设计与评价原则
小于;反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3﹣分步氧化相同的亚硫酸,生成的氢离子的物质的量前者大于后者.
氧气与亚硫酸反应的离子方程式为:2H2SO3+O2=4H++2SO42﹣,亚硫酸与硝酸根离子反应的离子方程式为:3H2SO3+2NO3﹣=2NO↑+4H++H2O+3SO42﹣,根据反应可知,足量的O2和NO3﹣分步氧化相同的亚硫酸,生成的氢离子的物质的量前者大于后者,所以前者溶液的pH小于后者。
氧气与亚硫酸反应的离子方程式为:2H2SO3+O2=4H++2SO42﹣,亚硫酸与硝酸根离子反应的离子方程式为:3H2SO3+2NO3﹣=2NO↑+4H++H2O+3SO42﹣,根据反应方程式判断两溶液的pH大小。
不能由物质的常见性质推断离子反应方程式的书写,进而对PH值大小的分析。