高考化学化学反应原理-经典压轴题及答案

高考化学化学反应原理-经典压轴题及答案
一、化学反应原理
1．FeSO4溶液放置在空气中容易变质，因此为了方便使用 Fe2＋，实验室中常保存硫酸亚铁铵晶体[俗称“摩尔盐”，化学式为(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]，它比绿矾或绿矾溶液更稳定。

(稳定是指物质放置在空气中不易发生各种化学反应而变质)
I．硫酸亚铁铵晶体的制备与检验
（1）某兴趣小组设计实验制备硫酸亚铁铵晶体。

本实验中，配制溶液以及后续使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用，这样处理蒸馏水的目的是_______。

向 FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过操作_______、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体。

（2）该小组同学继续设计实验证明所制得晶体的成分。

①如图所示实验的目的是_______，C 装置的作用是_______。

取少量晶体溶于水，得淡绿色待测液。

②取少量待测液，_______ (填操作与现象)，证明所制得的晶体中有 Fe2＋。

③取少量待测液，经其它实验证明晶体中有NH4＋和SO42－
II．实验探究影响溶液中 Fe2＋稳定性的因素
（3）配制 0.8 mol/L 的 FeSO4溶液（pH=4.5）和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2溶液
（pH=4.0），各取 2 ml 上述溶液于两支试管中，刚开始两种溶液都是浅绿色，分别同时滴加 2 滴 0.01mol/L 的 KSCN 溶液，15 分钟后观察可见：(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然为浅绿色透明澄清溶液；FeSO4溶液则出现淡黄色浑浊。

（资料 1）
沉淀Fe(OH)2Fe(OH)3
开始沉淀pH7.6 2.7
完全沉淀pH9.6 3.7
①请用离子方程式解释 FeSO4溶液产生淡黄色浑浊的原因_______。

②讨论影响 Fe2＋稳定性的因素，小组同学提出以下 3 种假设：
假设 1：其它条件相同时，NH4＋的存在使(NH4)2Fe(SO4)2溶液中 Fe2+稳定性较好。

假设 2：其它条件相同时，在一定 pH 范围内，溶液 pH 越小 Fe2＋稳定性越好。

假设 3：_______。

（4）小组同学用如图装置（G为灵敏电流计），滴入适量的硫酸溶液分别控制溶液 A （0.2 mol/L NaCl）和溶液 B（0.1mol/L FeSO4）为不同的 pH，
观察记录电流计读数，对假设 2 进行实验研究，实验结果如表所示。

序号A：0.2mol·L－1NaCl B：0.1mol·L－1FeSO4电流计读数实验1pH=1pH=58.4
实验2pH=1pH=1 6.5
实验3pH=6pH=57.8
实验4pH=6pH=1 5.5
（资料 2）原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大。

（资料 3）常温下，0.1mol/L pH=1 的 FeSO4溶液比 pH=5 的 FeSO4溶液稳定性更好。

根据以上实验结果和资料信息，经小组讨论可以得出以下结论：
①U 型管中左池的电极反应式____________。

②对比实验 1 和 2（或 3 和 4） ,在一定 pH 范围内，可得出的结论为____________。

③对比实验____________和____________，还可得出在一定pH 范围内溶液酸碱性变化对
O2氧化性强弱的影响因素。

④对（资料 3）实验事实的解释为____________。

【答案】除去水中溶解的氧气，防止氧化Fe2+蒸发浓缩检验晶体中是否含有结晶水
防止空气中水蒸气逆向进入装有无水CuSO4的试管，影响实验结果滴入少量K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀（或先滴入2滴KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色） 4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8H+当其它条件相同时，硫酸根离子浓度大小影响Fe2+的稳定性。

（或当其它条件相同时，硫酸根离子浓度越大，Fe2+的稳定性较好。

） O2 + 4e- +4H+= 2H2O 溶液酸性越强,Fe2+的还原性越弱 1 3（或2和4）其它条件相同时，溶液酸性增强对Fe2+的还原性减弱的影响，超过了对O2的氧化性增强的影响。

故pH=1的FeSO4溶液更稳定。

【解析】
【分析】
I.(1)亚铁离子具有还原性，在空气中容易被氧化；向 FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体；
(2) ①无水硫酸铜遇水变蓝色；空气中也有水蒸气，容易对实验产生干扰；
②检验Fe2+，可以向样品中滴入少量K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，说明存在Fe2+；或先滴入2滴KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色，说明存在Fe2+；II.(3) ①由表可知，pH=4.5的0.8 mol/L 的 FeSO4溶液中，会产生Fe(OH)3沉淀，说明二价铁被氧化成了三价铁，同时和水反应生成Fe(OH)3沉淀；
②0.8 mol/L 的 FeSO4溶液（pH=4.5）和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2溶液中硫酸根的浓度也不同，可以以此提出假设；
(4) ①FeSO4中的铁的化合价为+2价，具有还原性，在原电池中做负极，则左池的碳电极做正极，NaCl中溶解的氧气得电子生成，在酸性环境中生成水；
②实验1 和 2（或 3 和 4）中NaCl溶液的pH相同，FeSO4溶液的pH不同，且FeSO4溶液的pH越小，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出结论；
③对比实验1和3（或2和4）发现，FeSO4溶液的pH相同时，NaCl溶液的pH越大，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出结论；
④对比实验1 和 4，NaCl溶液的pH增大酸性减弱，FeSO4溶液的pH减小酸性增强，但是电流却减小，结合②③的结论分析。

【详解】
I.(1)亚铁离子具有还原性，在空气中容易被氧化，在配制溶液时使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用，目的是：除去水中溶解的氧气，防止氧化Fe2+；向 FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体；
(2) ①无水硫酸铜遇水变蓝色，该装置的实验目的是：检验晶体中是否含有结晶水；空气中也有水蒸气，容易对实验产生干扰，需要使用浓硫酸防止空气中水蒸气逆向进入装有无水CuSO4的试管，影响实验结果；
②检验Fe2+，可以向样品中滴入少量K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，说明存在Fe2+；或先滴入2滴KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色，说明存在Fe2+；II.(3) ①由表可知，pH=4.5的0.8 mol/L 的 FeSO4溶液中，会产生Fe(OH)3沉淀，说明二价铁被氧化成了三价铁，同时和水反应生成Fe(OH)3沉淀，离子方程式为：4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8H+；
②0.8 mol/L 的 FeSO4溶液（pH=4.5）和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2溶液中硫酸根的浓度也不同，0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2溶液中硫酸根浓度更大，故可以假设：当其它条件相同时，硫酸根离子浓度大小影响Fe2+的稳定性；或者当其它条件相同时，硫酸根离子浓度越大，Fe2+的稳定性较好；
(4) ①FeSO4中的铁的化合价为+2价，具有还原性，在原电池中做负极，则左池的碳电极做正极，NaCl中溶解的氧气得电子生成，在酸性环境中生成水，故电极方程式为：O2 + 4e- +4H+= 2H2O；
②实验1 和 2（或 3 和 4）中NaCl溶液的pH相同，FeSO4溶液的pH不同，且FeSO4溶液的pH越小，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正
极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出的结论是：溶液酸性越强，Fe 2+的还原性越弱；
③对比实验1和3（或2和4）发现，FeSO 4溶液的pH 相同时，NaCl 溶液的pH 越大，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出在一定pH 范围内溶液的碱性越强， O 2 氧化性越强；
④对比实验1 和 4，NaCl 溶液的pH 增大酸性减弱，FeSO 4溶液的pH 减小酸性增强，但是电流却减小，结合②③的结论，和其它条件相同时，溶液酸性增强对Fe 2+的还原性减弱的影响，超过了对O 2的氧化性增强的影响。

故pH=1的FeSO 4溶液更稳定。

2．实验室以工业废渣（主要含CaSO 4·
2H 2O ，还含少量SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3）为原料制取轻质CaCO 3和(NH 4)2SO 4晶体，其实验流程如下：
（1）室温下，反应CaSO 4(s)+23CO -(aq)CaCO 3(s)+24SO -
(aq)达到平衡，则溶液中
()
()2423SO CO c c --
=________[K sp (CaSO 4)=4.8×10−5，K sp (CaCO 3)=3×10−9]。

（2）将氨水和NH 4HCO 3溶液混合，可制得(NH 4)2CO 3溶液，其离子方程式为________；浸取废渣时，向(NH 4)2CO 3溶液中加入适量浓氨水的目的是________。

（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。

控制反应温度在60~70 ℃，搅拌，反应3小时。

温度过高将会导致CaSO 4的转化率下降，其原因是________；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO 4转化率的操作有________。

（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO 3所需的CaCl 2溶液。

设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl 2溶液的实验方案：______[已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。

实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。

【答案】1.6×104 3HCO -+NH 3·H 2O
+4NH +23CO -+H 2O(或3HCO -+NH 3·H 2O +
4NH +23CO -+H 2O) 增加溶液中23CO -的浓度，促进CaSO 4的转化
温度过高，(NH 4)2CO 3分解 加快搅拌速率 在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH 试纸测量溶液pH ，当pH 介于5~8.5时，过滤
【解析】
【分析】
（1）反应CaSO 4（s ）+CO 32-（aq ）CaCO 3（s ）+SO 42-（aq ）的平衡常数表达式为
2423c SO c CO --（）（）
，结合CaSO 4和CaCO 3的K sp 计算； （2）氨水与NH 4HCO 3反应生成（NH 4）2CO 3；加入氨水抑制（NH 4）2CO 3的水解； （3）温度过高，（NH 4）2CO 3分解，使CaSO 4转化率下降；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，提高CaSO 4转化率即提高反应速率，结合反应的特点从影响反应速率的因素分析；
（4）根据工业废渣中的成分知，浸取、过滤后所得滤渣中含CaCO 3、SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3；若以水洗后的滤渣为原料制取CaCl 2溶液，根据题给试剂，首先要加入足量盐酸将CaCO 3完全转化为CaCl 2，同时Al 2O 3、Fe 2O 3转化成AlCl 3、FeCl 3，过滤除去SiO 2，结合题给已知，再利用Ca （OH ）2调节pH 除去Al 3+和Fe 3+。

【详解】
（1）反应CaSO 4（s ）+CO 32-（aq ）CaCO 3（s ）+SO 42-（aq ）达到平衡时，溶液中
2423c SO c CO --（）（）=22
4223c Ca ?SO c Ca ?CO +-+-（）（）（）（）=sp 4sp 3K CaSO K CaCO?（）（）=594.810310
--⨯⨯=1.6×104。

答案：1.6×104 （2）NH 4HCO 3属于酸式盐，与氨水反应生成（NH 4）2CO 3，反应的化学方程式为NH 4HCO 3+NH 3·H 2O=（NH 4）2CO 3+H 2O[或NH 4HCO 3+NH 3·H 2O
（NH 4）2CO 3+H 2O]，离子方程式为HCO 3-+NH 3·
H 2O=NH 4++CO 32-+H 2O （或HCO 3-+NH 3·H 2O NH 4++CO 32-+H 2O ）；浸取废渣时，加入的（NH 4）2CO 3属于弱酸弱碱盐，溶液中存在水解平衡：CO 32-+NH 4++H 2O HCO 3-+NH 3·H 2O ，加入适量浓氨水，水解平衡逆向移动，溶液中CO 32-的浓
度增大，反应CaSO 4（s ）+CO 32-（aq ）CaCO 3（s ）+SO 42-（aq ）正向移动，促进CaSO 4
的转化。

答案：HCO 3-+NH 3·
H 2O=NH 4++CO 32-+H 2O （或HCO 3-+NH 3·H 2O NH 4++CO 32-+H 2O ） 增加溶液中CO 32-的浓度，促进CaSO 4的转化
（3）由于铵盐具有不稳定性，受热易分解，所以温度过高，（NH 4）2CO 3分解，从而使CaSO 4转化率下降；由于浸取过程中的反应属于固体与溶液的反应（或发生沉淀的转化），保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，提高CaSO 4转化率即提高反应速率，结合外界条件对化学反应速率的影响，实验过程中提高CaSO 4转化率的操作为加快搅拌速率（即增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率）。

答案：温度过高，（NH 4）2CO 3分解 加快搅拌速率
（4）工业废渣主要含CaSO 4·
2H 2O ，还含有少量SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3，加入（NH 4）2CO 3溶液浸取，其中CaSO 4与（NH 4）2CO 3反应生成CaCO 3和（NH 4）2SO 4，SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3都不反应，过滤后所得滤渣中含CaCO 3、SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3；若以水洗后的滤渣为原料制取CaCl 2溶液，根据题给试剂，首先要加入足量盐酸将CaCO 3完全转化为CaCl 2，发生的反应为CaCO 3+2HCl=CaCl 2+H 2O+CO 2↑，与此同时发生反应Al 2O 3+6HCl=2AlCl 3+3H 2O 、
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，SiO2不反应，经过滤除去SiO2；得到的滤液中含CaCl2、AlCl3、FeCl3，根据“pH=5时Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀完全，pH=8.5时Al（OH）3开始溶解”，为了将滤液中Al3+、Fe3+完全除去，应加入Ca（OH）2调节溶液的pH介于5~8.5[加入Ca （OH）2的过程中要边加边测定溶液的pH]，然后过滤即可制得CaCl2溶液。

答案：在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca（OH）2，用pH试纸测得溶液pH，当pH介于5~8.5时，过滤
【点睛】
本题以工业废渣为原料制取轻质CaCO3和（NH4）2SO4晶体的实验流程为载体，考查溶度积的计算、影响盐类水解的因素、实验条件的控制、制备实验方案的设计和对信息的处理能力等。

难点是第（4）问实验方案的设计，设计实验方案时首先要弄清水洗后滤渣中的成分，然后结合题给试剂和已知进行分析，作答时要答出关键点，如pH介于5~8.5等。

3．葡萄糖酸亚铁（(C6H11O7)2Fe）是常用的补铁剂，易溶于水，几乎不溶于乙醇。

用下图装置制备FeCO3，并利用FeCO3与葡萄糖酸反应可得葡萄糖酸亚铁。

回答下列问题：
（1）a的名称为_________。

（2）打开a中K1、K3，关闭K2，一段时间后，关闭K3，打开K2。

在_________(填仪器标号)中制得碳酸亚铁。

实验过程中产生的H2作用有_________、____________。

(写2条)（3）将制得的碳酸亚铁浊液过滤、洗涤。

如过滤时间过长会发现产品部分变为红褐色。

用化学方程式说明原因____________。

（4）将葡萄糖酸与碳酸亚铁混合，加入乙醇、过滤、洗涤、干燥。

加入乙醇的目的是
_________________。

（5）用 NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制备碳酸亚铁，同时有气体产生，离子方程式为
______________，此法产品纯度更高，原因是_______________。

【答案】恒压滴液漏斗 c 排出装置内的空气，防止生成的FeCO3被氧化将b中溶液压入c中 4FeCO3＋O2＋6H2O=4Fe(OH)3＋4CO2降低葡萄糖酸亚铁在水中溶解度 Fe2＋
＋2HCO3－=FeCO3↓＋H2O＋CO2↑降低溶液的pH以免产生氢氧化亚铁
【解析】
【分析】
（1）a的名称为恒压滴液漏斗；
（2）b中产生的硫酸亚铁被氢气压入c中与碳酸钠作用产生碳酸亚铁；实验过程中产生的H2作用还有：排出装置内的空气，防止生成的FeCO3被氧化；
（3）FeCO3与O2反应生成红褐色Fe（OH）3；
（4）乙醇分子的极性比水小，乙醇降低葡萄糖酸亚铁在水中溶解度；
（5）NaHCO3溶液与FeSO4溶液反应生成FeCO3、H2O、CO2和Na2SO4；碳酸根离子水解后溶液碱性较强，易生成氢氧化亚铁。

【详解】
（1）a的名称为恒压滴液漏斗；
（2）b中产生的硫酸亚铁被压入c中与碳酸钠作用产生碳酸亚铁；实验过程中产生的H2作
用有：赶走空气、防止生成的FeCO3被氧化；将b中溶液压入c中；
（3）过滤时间过长会发现产品部分变为红褐色。

FeCO3与O2反应生成Fe(OH)3，用化学方程式：4FeCO3＋O2＋6H2O=4Fe(OH)3＋4CO2；
（4）乙醇分子的极性比水小，乙醇降低葡萄糖酸亚铁在水中溶解度，便于葡萄糖酸亚铁析出；
（5）NaHCO3溶液与FeSO4溶液反应生成FeCO3、H2O、CO2和Na2SO4，方程式为：Fe2＋＋2HCO3
－=FeCO3↓＋H2O＋CO2↑。

碳酸根离子水解后溶液碱性较强，易生成氢氧化亚铁，此法产品纯度更高的原因是：降低溶液的pH以免产生氢氧化亚铁。

4．现代传感信息技术在化学实验中有广泛的应用。

某小组用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理（如图1所示），并测定电离平衡常数K b。

（1）实验室可用浓氨水和X固体制取NH3，X固体不可以是___；
A．五氧化二磷 B．生石灰 C．碱石灰 D．无水氯化钙
（2）检验三颈瓶集满NH3的方法是___。

（3）关闭a，将带有装满水的胶头滴管的橡皮塞塞紧c口，___，引发喷泉实验，电脑绘制三颈瓶内气压变化曲线如图2所示。

图2中___点时喷泉最剧烈。

（4）从三颈瓶中用___（填仪器名称）量取20.00mL氨水至锥形瓶中，用
0.05000mol/LHC1滴定。

用pH计采集数据、电脑绘制滴定曲线如图3所示。

（5）据图3计算，当pH=11.0时，NH3·H2O电离平衡常数K b近似值，K b≈___。

【答案】AD 将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c，试纸变蓝色，证明NH3已收满；或：将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口c，有白烟生成，证明NH3已收满；打开b，挤压胶头滴管使水进入烧瓶 C 碱式滴定管 1.8×10-5
【解析】
【分析】
（1）浓氨水易挥发，生石灰、碱石灰溶于水与水反应放出大量的热，能够促进氨气的逸出，而无水氯化钙、五氧化二磷都能够与氨气反应，所以不能用来制氨气；
（2）因为氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子而导致氨水溶液呈碱性，红色石蕊试液遇碱蓝色，氨气也能和HCl反应生成白烟，所以检验氨气的方法可以用湿润的红色石蕊试纸或者用蘸有浓盐酸的玻璃棒；
（3）要形成喷泉实验，应使瓶内压强小于外界压强，形成压强差；
（4）氨水显碱性，量取碱性溶液，应选择碱式滴定管；
（5）利用中和酸碱滴定的图像，判断滴定终点，计算出氨水中一水合氨的物质的量浓度，结合滴定前溶液的pH，计算一水合氨的电离平衡常数。

【详解】
（1）A．五氧化二磷是酸性干燥剂，能与氨气反应，A不能制取氨气；
B．浓氨水易挥发，生石灰溶于水与水反应放出大量的热，能够促进氨气的逸出，B正确；C．浓氨水易挥发，碱石灰溶于水与水反应放出大量的热，能够促进氨气的逸出，C正确；D．无水氯化钙能够与氨气反应，不能用来制氨气，D错误；
答案选AD。

（2）氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子而导致氨水溶液呈碱性，红色石蕊试液遇碱蓝色，氨气也能和HCl反应生成白烟，所以氨气的检验方法为：将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c，试纸变蓝色，证明NH3已收满；或：将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口c，有白烟生成，证明NH3已收满；
（3）要形成喷泉实验，应使瓶内外形成负压差，而氨气极易溶于水，所以打开b，挤压胶头滴管使水进入烧瓶，氨气溶于水，使瓶内压强降低，形成喷泉；三颈瓶内气体与外界大气压压强之差越大，其反应速率越快，C点压强最小、大气压不变，所以大气压和C点压强差最大，则喷泉越剧烈，
故答案为：打开b，挤压胶头滴管使水进入烧瓶；C；
（4）氨水显碱性，量取碱性溶液，应选择碱式滴定管；
故答案为：碱式滴定管；
（5）设氨水中NH3•H2O的物质的量浓度为c，则：c×20mL=0.05000mol/L×22.40mL，解得
c=0.056mol/L，弱电解质电离平衡常数K b=
4
32
()()
()
c NH c OH
c NH H O
+-
g
g
，pH=11的氨水中c(OH-)=
0.001mol/L，c（OH-）≈c（NH4+）=0.001mol/L，则：K b= 0.0010.001
0.056
⨯
=1.8×10-5；
故答案为：1.8×10-5。

【点睛】
解答综合性实验题注意以下几点：
（1）实验目的。

实验目的决定实验原理，据此选择仪器和试剂；
（2）物质的性质。

物质的性质决定实验细节。

（3）注重多学科知识应用。

5．亚硫酸钠容易被氧化，某化学兴趣小组为测定某亚硫酸钠样品的纯度，三名学生分别设计了不同实验方案。

甲同学的实验方案：称取10.0g样品，进行如图所示实验，测得装置D中干燥管实验前后增大。

(1)写出B中发生反应的化学方程式___________________________________。

装置E的作用是__________________。

乙同学的实验方案:称取10.0g样品，溶于过量的盐酸后，再加入过量的BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量沉淀质量为0.9g。

(2)洗涤沉淀的方法是_____________________，重复2~3次。

丙同学的设计方案步骤如下：
①称取样品10.0g,加水溶解配成250 mL溶液;②量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中;
③用酸化的0.1502 mol·L —1 KMnO4标准液滴定至终点;
④重复操作2~3次，得出消耗KMnO4溶液体积的平均值为19.97 mL。

(3)滴定中盛装KMnO4标准液的仪器是_______________________________。

(4)写出滴定过程中发生反应的离子方程式:___________________________。

(5)确定滴定达到终点的操作及现象为_______________________________。

(6)三名学生通过实验数据计算出的样品纯度各不相同，指导教师指出__________(填“甲”、“乙”、“丙”)同学实验误差较大,其实验装置存在明显缺陷，理由是_________。

【答案】Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果向漏斗中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下酸式滴定管 5SO32－＋
2MnO4-＋6H＋===5SO42－＋2Mn2＋＋3H2O 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变成浅紫
红色，且半分钟内不褪色甲反应结束后，装置中残留一定量的SO2（或SO2气流速度过快或装置气密性不好），未被装置D吸收
【解析】
【分析】
长期存放的亚硫酸钠可能会被部分氧化生成硫酸钠，也就是说该样品中可能含亚硫酸钠和硫酸钠。

甲同学设计的实验方案的原理为用70%硫酸与样品中亚硫酸钠反应生成二氧化硫，通过测定碱石灰吸收二氧化硫的量测定样品的纯度；乙同学设计的实验方案的原理为先将样品溶于过量的盐酸中除去样品中的亚硫酸钠，再加入过量的BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量硫酸钡沉淀质量，利用硫酸钡沉淀质量测定样品的纯度；丙同学设计的实验方案的原理为利用亚硫酸钠具有还原性，用酸性高锰酸钾标准溶液滴定样品溶液，利用消耗酸性高锰酸钾溶液的量测定样品的纯度。

【详解】
（1）B中发生的反应为70%硫酸与样品中亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；因碱石灰能吸收空气中的CO2和水蒸气，会导致所测结果偏大，则装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气，防止CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果，故答案为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；防止空气中的CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果；
（2）乙同学最终得到是硫酸钡沉淀，洗涤沉淀的方法是向过滤器中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后，重复2~3次，故答案为：向漏斗中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下；
（3）KMnO4具有强氧化性，会腐蚀碱式滴定管中的橡胶管，则滴定中， KMnO4标准液盛装在酸式滴定管中，故答案为：酸式滴定管；
（4）滴定过程中，酸性高锰酸钾溶液与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸钾、硫酸锰和水，反应的离子方程式为5SO32－＋2MnO4-＋6H＋=5SO42－＋2Mn2＋＋3H2O，故答案为：5SO32－＋2MnO4-＋6H＋=5SO42－＋2Mn2＋＋3H2O；
（5）当酸性高锰酸钾溶液过量时，溶液会变为紫色，则确定滴定达到终点的操作及现象为滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色，故答案为：滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色；
（6）甲同学设计的实验存在缺陷，一是若装置气密性不好，二氧化硫泄露，导致测定结果偏低；二是二氧化硫气流速度过快，不能被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低；三是装置中残留二氧化硫，没有被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低，故答案为：甲；反应结束后，装置中残留一定量的SO2（或SO2气流速度过快或装置气密性不好），未被装置D吸收。

【点睛】
长期存放的亚硫酸钠可能会被部分氧化生成硫酸钠，也就是说该样品中可能含亚硫酸钠和硫酸钠，设计实验方案测定样品的纯度时可从两个角度设计：一是测定亚硫酸钠的含量，二是测定硫酸钠的含量。

6．SO2是常见的大气污染物，燃煤是产生SO2的主要原因。

工业上有多种方法可以减少
SO2的排放。

（1）往煤中添加一些石灰石，可使燃煤过程中产生的SO2转化成硫酸钙。

该反应的总化学方程式是___________________________________。

（2）可用多种溶液做燃煤烟气中SO2的吸收液。

①分别用等物质的量浓度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液，当生成等物质的量NaHSO3时，两种吸收液体积比V(Na2SO3): V(NaOH)=_________________。

②NaOH溶液吸收了足量的SO2后会失效，可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶液充分反应后过滤，使NaOH溶液再生，再生过程的离子方程式是_________________。

（3）甲同学认为BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。

为此甲同学设计如下实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）。

反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B中有白色沉淀。

甲同学认为B中白色沉淀是SO2与BaCl2溶液反应生成的BaSO3，所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。

乙同学认为B中的白色沉淀是BaSO4，产生BaSO4的原因是：
①A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾，进入B中与BaCI2溶液反应生成BaSO4沉淀。

②________________________________________________。

为证明SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，乙同学对甲同学的实验装置做了如下改动并实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）：
反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去。

③试管B中试剂是__________________溶液；滴加浓硫酸之前的操作是
____________________。

④通过甲、乙两位同学的实验，得出的结论是______________________________。

【答案】2CaCO3 + 2SO2 +O2高温
2CaSO4+2CO2 1:2 Ca2+ +OH-+ HSO3-＝CaSO3↓+ H2O A中
产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀饱和NaHSO3打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹 SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液
【解析】
【分析】
浓硫酸和亚硫酸钠固体反应可以生成二氧化硫，由于反应放热，浓硫酸有可能挥发，进入B中，和BaCl2溶液反应生成BaSO4白色沉淀，不能确定B中产生的白色沉淀是硫酸和BaCl2反应产生的BaSO4还是二氧化硫和BaCl2反应生成的BaSO3，所以要先除去可能存在的硫酸，需要通过饱和亚硫酸氢钠溶液，既不吸收二氧化硫，又可以除去硫酸，然后再通入BaCl2溶液中，若产生白色沉淀，则证明BaCl2溶液可以吸收二氧化硫，若不产生白色沉淀，则证明BaCl2溶液不可以吸收二氧化硫，实验结果是除去了硫酸后BaCl2溶液中没有产生沉淀，所以得出结论：SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。

【详解】
（1）在高温下石灰石与SO2以及氧气反应生成硫酸钙和CO2，反应的化学方程式为2CaCO3 + 2SO2 +O22CaSO4+2CO2。

（2）①当生成等物质的量NaHSO3时，根据钠离子守恒可知需要亚硫酸钠和氢氧化钠的物质的量之比是1：2。

由于二者的浓度相等，则需要的溶液体积之比是1：2。

②要把亚硫酸氢钠转化为氢氧化钠，需要加入氢氧化钙，反应的离子方程式为Ca2+ +OH-+ HSO3-＝CaSO3↓+ H2O。

（3）②由于空气中含有氧气，因此另外一种可能是A中产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀。

③为排除浓硫酸酸雾的影响，B中应该盛放饱和亚硫酸氢钠溶液。

为防止空气中氧气的影响，滴加浓硫酸之前的操作是打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹。

④A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去，说明有SO2产生，所以结论是SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。

【点晴】
解答综合性实验设计与评价题的基本流程
原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。

具体分析为：
（1）实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？
（2）所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择)。

（3）有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格。