SO₂的制备SO₂CO₂的鉴别与除杂导学案答案

SO2的制备SO2、CO2的鉴别与除杂导学案新知探究一、SO2的制备实验室可用亚硫酸钠与硫酸反应制取二氧化硫。(1)反应原理Na2SO3＋H2SO4(浓)=SO2↑＋Na2SO4＋H2O。(2)实验装置(3)注意①硫酸的浓度不宜过大也不宜过小。②用NaOH溶液吸收尾气时应防倒吸。例1某化学兴趣小组制取SO2并探究SO2与FeCl3溶液的反应，所用装置如图所示。下列说法错误的是()A．甲中浓硫酸浓度不宜过大，以防止氧化亚硫酸钠B．乙中反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶1C．甲中发生的反应为复分解反应D．丙装置的作用是吸收剩余的SO2，防止污染空气解析：A浓硫酸不能氧化亚硫酸钠，A项错误；SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋，反应中二氧化硫为还原剂，铁离子为氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，B项正确；甲中发生反应Na2SO3＋H2SO4=SO2↑＋Na2SO4＋H2O，是强酸制取弱酸的复分解反应，C项正确；二氧化硫污染空气，可用NaOH溶液吸收以避免污染环境，D项正确。二、SO2、CO2的鉴别与除杂1．SO2与CO2的鉴别(1)单一气体的鉴别SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，继续通入过量的气体，沉淀都会消失，故不能用澄清石灰水鉴别。可以用以下方法鉴别：①SO2的漂白性：使品红溶液褪色的是SO2，不褪色的是CO2。②SO2的氧化性：通入H2S溶液变浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2。③SO2的还原性：通入酸性KMnO4溶液或溴水等有色氧化性物质中，使溶液褪色的是SO2，不褪色的是CO2。(2)混合气体的鉴别流程设计实验装置[特别提醒]可将除去和检验SO2是否除尽合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液，颜色变浅。2．除去CO2中SO2的两种方法(1)利用二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水等除去。(2)利用亚硫酸的酸性比碳酸强，用饱和碳酸氢钠溶液除去。例2检验SO2中是否混有CO2，应采取的措施是()A．先通过Ba(OH)2溶液再通过澄清石灰水B．先通过足量酸性KMnO4溶液再通过澄清石灰水C．先通过小苏打悬浊液再通过澄清石灰水D．先通过澄清石灰水再通过品红溶液[思维路径]eq\x(\a\al(对比SO2、CO2,的性质差别))→eq\x(\a\al(选择合适试,剂除去SO2))→eq\x(\a\al(用澄清石灰,水检验CO2))解析：B将二氧化硫和二氧化碳通过Ba(OH)2溶液都会产生白色沉淀：SO2＋Ba(OH)2=BaSO3↓＋H2O、CO2＋Ba(OH)2=BaCO3↓＋H2O，再通过澄清石灰水无明显现象，无法验证有无CO2，A错误；足量酸性KMnO4溶液能将SO2完全吸收，再通过澄清石灰水，二氧化碳和氢氧化钙反应会产生白色沉淀：CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O，能验证有无CO2，B正确；将二氧化硫通过小苏打悬浊液会有CO2生成，无法检验有无CO2，C错误；将二氧化硫和二氧化碳通过澄清石灰水都会产生白色沉淀：SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋H2O、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O，无法验证有无CO2，D错误。课堂练习1．已知：常温下，70%硫酸溶液与亚硫酸钠固体反应可制取SO2。用下列装置进行SO2制取、性质验证和尾气处理，不能达到相应实验目的的是()A．图Ⅰ：制取SO2，并控制反应的发生与停止B．图Ⅱ：检验SO2具有漂白性C．图Ⅲ：验证SO2具有还原性D．图Ⅳ：收集SO2，并进行尾气处理解析：A亚硫酸钠能溶于水，该装置不能控制反应的发生与停止，A不能达到相应实验目的；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，B能达到相应实验目的；SO2具有还原性，能将KMnO4还原而使溶液褪色，C能达到相应实验目的；二氧化硫的密度比空气大，可用向上排空气法收集，过量的二氧化硫用氢氧化钠溶液吸收，防止污染空气，D能达到相应实验目的。2．CO2气体中含有少量SO2，欲得到干燥纯净的CO2，将气体通过图中的洗气瓶，则甲、乙两瓶中所装的试剂应该是()A．甲为NaOH溶液，乙为浓硫酸B．甲为浓硫酸，乙为NaOH溶液C．甲为饱和NaHCO3溶液，乙为浓硫酸D．甲为浓硫酸，乙为饱和Na2CO3溶液解析：C要得到干燥纯净的CO2，应先除去SO2再进行干燥。SO2、CO2都与NaOH反应，所以应用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的SO2，再用浓硫酸干燥，C项符合题意。3．下列溶液或用品中：①澄清石灰水；②H2S溶液；③酸性KMnO4溶液；④溴水；⑤BaCl2溶液；⑥品红溶液；⑦湿润的蓝色石蕊试纸。不能区别SO2和CO2气体的是()A．①⑦ B．①⑤⑦C．②③④⑤⑥ D．①⑤解析：BSO2和CO2都属于酸性氧化物，与BaCl2溶液均不反应，与澄清石灰水反应分别生成CaSO3和CaCO3白色沉淀，均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，所以①⑤⑦不能用来区别SO2和CO2；SO2具有氧化性，能将H2S氧化成单质硫(有淡黄色沉淀生成)，SO2具有还原性，能被酸性KMnO4溶液和溴水氧化(溶液褪色)，SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，而CO2没有这些性质，所以可以用②③④⑥来区分SO2和CO2，故选B。4．如图所示是一套检验气体性质的实验装置。向装置中缓慢通入气体X，若关闭活塞，则品红溶液无变化而澄清石灰水变浑浊；若打开活塞，则品红溶液褪色。据此判断气体X和洗气瓶内溶液Y分别可能为()选项ABCDXSO2H2SCO2Cl2Y饱和NaHCO3溶液浓硫酸Na2SO3溶液Na2SO3溶液解析：ASO2可使品红溶液褪色，且与NaHCO3溶液反应生成CO2，A符合题意。5．吸烟有害健康，因为香烟烟雾中含有CO、CO2、SO2、H2O(g)等气体，用①无水硫酸铜、②澄清石灰水、③红热氧化铜、④碱石灰、⑤品红溶液、⑥足量酸性高锰酸钾溶液等可将其一一检出，检出的正确顺序是()A．混合气→①→⑤→②→①→④→③B．混合气→③→④→②→⑥→⑤→①C．混合气→①→⑤→⑥→②→④→③D．混合气→②→⑤→①→④→③→⑥解析：C利用红热氧化铜检验CO，利用品红溶液检验SO2，利用澄清石灰水检验CO2，利用无水硫酸铜检验H2O(g)，利用酸性高锰酸钾溶液除去多余的SO2，考虑排除干扰因素，正确的操作顺序为检验H2O(g)→检验SO2→除去多余SO2→检验CO2→干燥气体→检验CO。6．现有混有少量SO2杂质的CO2气体，请选用适当的实验装置，收集纯净干燥的CO2气体。(1)要达到实验目的，按气流从左到右，各接口连接顺序正确的是________(填字母，下同)。A．dcabhB．efabgC．feabg(2)本实验除去SO2的原理是利用SO2的________。A．氧化性 B．漂白性C．还原性 D．酸性(3)SO2与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式是__________________________________________________。解析：根据题中所给装置，应将混有少量SO2杂质的CO2气体通过酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，然后用浓硫酸干燥，最后用向上排空气法收集干燥的二氧化碳。答案：(1)B(2)C(3)5SO2＋2MnOeq\o\al(－,4)＋2H2O=5SOeq\o\al(2－,4)＋2Mn2＋＋4H＋

课后练习1．下列关于二氧化硫和二氧化碳的说法中，正确的是()A．二者都可导致温室效应B．二者都能与Na2CO3溶液反应C．二者都既具有氧化性又具有还原性D．二者都具有漂白性解析：BA项，二氧化硫不能引起温室效应，二氧化碳能够引起温室效应，错误；B项，二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，二氧化硫与碳酸钠溶液反应生成亚硫酸钠和二氧化碳，二者都能够与碳酸钠溶液反应，正确；C项，二氧化硫中硫处于中间价态，既有氧化性又具有还原性，二氧化碳中的碳处于最高价，只有氧化性，不具有还原性，错误；D项，二氧化碳不具有漂白性，二氧化硫具有漂白性，错误。2．检验CO2中是否混有SO2气体，可采用的方法是()A．先通过NaOH溶液，再通过品红溶液，若品红溶液褪色，则说明混有SO2气体B．通过澄清石灰水，若变浑浊，则说明混有SO2气体C．先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水，若变浑浊，则说明有SO2气体D．通过酸性KMnO4溶液，若溶液褪色，则说明混有SO2气体解析：DSO2和CO2通过NaOH溶液均发生反应：2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O，再通过品红溶液不能检测到SO2，A错误；SO2和CO2通过澄清石灰水都会产生白色沉淀，B错误；SO2和CO2通过NaOH溶液都可能被完全吸收，也可能均过量，再通过澄清石灰水，若变浑浊，也不能确定混有SO2，C错误；因为CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色，SO2具有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，通过酸性KMnO4溶液，溶液褪色，则说明混有SO2气体，D正确。3．同类物质性质相似，SO2和CO2同属于酸性氧化物，性质类似。下列说法不正确的是()A．SO2与澄清石灰水反应生成白色沉淀CaSO3B．SO2与BaO反应，生成BaSO3C．SO2与水反应生成H2SO3D．SO2和Na2O2反应生成Na2SO3和O2解析：DSO2与澄清石灰水反应生成白色沉淀CaSO3，A正确；SO2与BaO反应，生成BaSO3，B正确；SO2与水反应生成H2SO3，C正确；SO2具有还原性，Na2O2具有强氧化性，因此SO2和Na2O2发生氧化还原反应生成Na2SO4，D错误。4.用如图所示装置检验SO2气体中是否含有CO2，试剂a应选用()A．NaHCO3溶液B．NaOH溶液C．酸性KMnO4溶液D．Na2CO3溶液解析：CSO2可与NaHCO3溶液、Na2CO3溶液反应产生CO2，故试剂a不能选用NaHCO3溶液和Na2CO3溶液，A、D项错误；SO2和CO2都能与NaOH溶液反应，故试剂a不能选用NaOH溶液，B项错误；SO2可与酸性KMnO4溶液反应：5SO2＋2MnOeq\o\al(－,4)＋2H2O=5SOeq\o\al(2－,4)＋2Mn2＋＋4H＋，而CO2不反应，故试剂a选用酸性KMnO4溶液能除去CO2中的SO2，整个装置能检验SO2气体中是否含有CO2，C项正确。5．(2022·江苏卷)实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是()A．用装置甲制取SO2气体B．用装置乙制取SO2水溶液C．用装置丙吸收尾气中的SO2D．用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性解析：C60%硫酸和NaHSO3(s)发生反应：H2SO4＋2NaHSO3=Na2SO4＋2SO2↑＋2H2O，用装置甲可以制取SO2气体，A项正确；气体通入液体时“长进短出”，用装置乙可以制取SO2水溶液，装置甲和装置乙中间的广口瓶可防倒吸，B项正确；SO2不能与饱和NaHSO3溶液发生反应，用装置丙不能吸收尾气中的SO2，C项错误；SO2水溶液显酸性，可用干燥的pH试纸检验其酸性，D项正确。6.利用如图所示装置除杂，写出除去下列气体中的杂质的方法，并写出相关反应的化学方程式(括号内的气体为杂质)。(1)CO2(SO2)：方法___________________________________________________________________________________________________________，化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________。(2)SO2(HCl)：方法___________________________________________________________________________________________________________，化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________。解析：H2SO3的酸性强于H2CO3，除去CO2中的SO2，应使SO2与碳酸氢盐反应，除去SO2的同时产生CO2。不用碳酸盐的原因是除杂试剂过量，CO2与碳酸盐可发生反应CO2＋H2O＋COeq\o\al(2－,3)=2HCOeq\o\al(－,3)。同理可得(2)的答案。答案：(1)在试剂瓶中盛装饱和NaHCO3溶液，将混合气体从左边导管通入SO2＋NaHCO3=CO2＋NaHSO3(2)在试剂瓶中盛装饱和NaHSO3溶液，将混合气体从左边导管通入NaHSO3＋HCl=NaCl＋SO2＋H2O7．某同学用如图1所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应，结果通入CO2可以看到先变浑浊后澄清的现象，但通入SO2没有看到浑浊现象。经过思考分析，该同学改用图2的装置，将气体收集在注射器中，缓慢地将气体通入澄清石灰水中，结果都能看到澄清石灰水先变浑浊后澄清的现象，且通入SO2产生的现象明显比通入CO2的快。图1图2(1)若锥形瓶内装的是亚硫酸钠，写出锥形瓶内发生反应的化学方程式：______________________________________________________________。(2)对比分析两组实验，你认为用图1装置实验时，通入SO2不能出现浑浊的原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________。写出此时试管内发生反应的总化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)用图2装置实验时，以相同的速率通入CO2或SO2，SO2产生浑浊后变澄清的现象比CO2快，其原因是____________________________________。(4)用图1装置进行SO2与澄清石灰水反应的实验时，为防止SO2污染空气，应用盛有过量浓烧碱溶液的容器吸收SO2，写出容器内发生反应的离子方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________。解析：CO2跟石灰水反应生成白色沉淀CaCO3，SO2跟石灰水反应生成白色沉淀CaSO3，当气体过量时白色沉淀又溶解，所以一般认为不能用石灰水来区别CO2和SO2，然而本题给出的结论是通入SO2没有看到浑浊现象，这要从CO2和SO2性质的区别上来分析原因，二者在水中的溶解度及对应酸的酸性不同。为防止SO2污染空气，要用强碱溶液吸收尾气，烧碱过量时生成的盐为Na2SO3。答案：(1)Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑(2)反应时直接生成了酸式盐而看不到沉淀Ca(OH)2＋2SO2=Ca(HSO3)2(3)SO2的溶解度大，且对应的亚硫酸的酸性比碳酸的强，通入的SO2与Ca(OH)2反应快(4)SO2＋2OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O8．某学习小组利用如下装置制备SO2，并检验SO2的性质和制取食品抗氧化剂焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。(1)在实验开始前应先进行的一步操作是________________________________________________________________________________________。(2)用A装置制备SO2，最适宜的试剂为________(填字母)。A．10%硫酸、Na2SO3固体B．稀硫酸、铜片C．70%浓硫酸、Na2SO3固体D．98%浓硫酸、CaSO3固体(3)装入药品后，打开K1、关闭K2。已知：E装置中盛放FeCl3和BaCl2的混合溶液。①若D装置的作用是检验SO2的漂白性，则D装置中通常盛放的试剂是________。②用离子方程式表示E装置中发生的反应：____________________________________________________________________________________________________________________________。③F装置的作用是________________________________________。F装置中可选用的试剂是________(填字母)。a．浓硫酸b．氢氧化钠溶液c．酸性高锰酸钾溶液(4)B装置中盛放的是Na2SO3饱和溶液。打开K2、关闭K1一段时间后B装置中有Na2S2O5晶体析出，B装置中发