2021年高考化学专题综合实验探究

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应曲线 pH 下降的原因是生成亚硫酸，实验②对应曲线 pH 显然更小，意味着在通入等量
SO2 的情况下有比亚硫酸更强的酸性物质生成，所以根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守 恒可得离子方程式为 3SO2＋2NO－ 3 ＋2H2O===3SO24－＋2NO＋4H＋或 3SO2＋3Ba2＋＋2NO－ 3 ＋ 2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋。(3)实验①和实验③，分别作为对照实验，排除其他因素， 让溶液中溶有的 O2 或通入的 O2 氧化 SO2 或 H2SO3 验证有 SO 24－生成，实验④：向盛有未经 脱 O2 处理的 25 mL 0.1 mol·L－1 BaCl2 溶液的烧杯中缓慢通入纯净的 SO2 气体(向盛有 25 mL 0.1 mol·L－1 BaCl2 溶液的烧杯中缓慢通入 SO2 与 O2 的混合气体)。(4)由二级电离常数可知， 其酸式盐中 HSO － 3 的电离常数(K2＝1.02×10－7)大于水解常数 Kh＝KKW1 ＝1.5140×－1140－2 ，溶液 显酸性，若为一元酸，则由于水解溶液呈碱性。向一定体积和一定浓度的 NaOH 溶液中，
实验①：无明显现象。
实验②：产生白色沉淀
(2)3SO2
＋
2NO
－
3
＋
2H2O===3SO
24－
＋
2NO
＋
4H
＋
或
3SO2
＋
3Ba2
＋
＋
2NO
－
3
＋
2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋
(3)
实验步骤
实验现象
实现目的
实验③
作对照实验
实验④
见下面
产生白色沉淀
证明 O2 可将 SO2 或 H2SO3 氧 化为硫酸或 SO24－
实验① 实验②
实验步骤
向盛有 25 mL 0.1 mol·L－1BaCl2 溶液的烧杯中缓慢通入纯净的
SO2 气体 向盛有 25 mL 0.1 mol·L－ 1Ba(NO3)2 溶液的烧杯中缓慢通
入纯净的 SO2 气体
实现 现象Biblioteka Baidu
结论
假设 Ⅰ 成 立
(2)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
实验④：向盛有未经脱 O2 处理的 25 mL 0.1 mol·L－1BaCl2 溶液的烧杯中缓慢通入纯净 的 SO2 气体(向盛有 25 mL 0.1 mol·L－1 BaCl2 溶液的烧杯中缓慢通入 SO2 与 O2 的混合气体)
(4)向一定体积和一定浓度的 NaOH 溶液中，缓缓通入与 NaOH 等物质的量的 SO2 气体 至全部溶解，然后用 pH 试纸测定溶液的 pH，若 pH<7，则证明 H2SO3 为二元酸(用 pH 试 纸测定 NaHSO3 溶液的 pH<7，则证明 H2SO3 为二元酸)
通入 SO2 体积的变化曲线如图。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)：________________________________。
(3)验证假设Ⅱ。某同学设计了以下方案，请完成下列表格(可以不
填满)。
实验步骤
实验现象
实验目的
实验③ 同实验①步骤 同实验①的相关现象
专题跟踪检测（二十二） 综合实验探究
1．某研究小组将纯净的 SO2 气体缓缓地通入到盛有 25 mL 0.1 mol·L－1 的 Ba(NO3)2 溶 液中，得到 BaSO4 沉淀。为探究该反应中的氧化剂，该小组提出了如下假设：
假设Ⅰ：溶液中的 NO－ 3 ； 假设Ⅱ：____________。 (1)该小组设计了以下实验验证了假设Ⅰ成立(为排除假设Ⅱ对假设Ⅰ的干扰，在配制下 列实验所用溶液时，应________)，请填写下表。
缓缓通入与 NaOH 等物质的量的 SO2 气体至全部溶解，然后用 pH 试纸测定溶液的 pH，若 pH<7，则证明 H2SO3 为二元酸(用 pH 试纸测定 NaHSO3 溶液的 pH<7，则证明 H2SO3 为二 元酸)。
答案：假设Ⅱ：溶解在溶液中的 O2 (1)配制溶液前应将蒸馏水煮沸后密封冷却
实验④
实验⑤
(4)查资料知：H2SO3 是二元酸(K1＝1.54×10－2，K2＝1.02×10－7)，请设计实验方案验证 H2SO3 是二元酸________(试剂及仪器自选)。
解析：已知氧化剂有 NO－ 3 ，综合分析其他氧化剂的来源，唯有溶解在溶液中的 O2。(1) 要验证假设Ⅰ，需要排除假设Ⅱ溶液中溶有的 O2 对假设Ⅰ的干扰，所以配制溶液前应将 BaCl2 溶液和 Ba(NO3)2 溶液加热煮沸，并密封冷却待用。实验①中没有 SO 24－生成，故无明 显现象。实验②中因 NO － 3 氧化 SO2 而有 SO 24－生成，故生成白色沉淀 BaSO4。(2)实验①对
(1)NaH 中氢元素的化合价为________，NaH 的电子式为________。 (2)按气流方向连接各仪器接口，顺序为 a→________(填接口字母)b→c；连接装置后进 行实验，在给装置 B 加热前，必须进行的一步操作是________________________________。 (3)装置 A 中盛装稀盐酸的仪器名称为_____________________________________， 装置 D 中应盛装的试剂是______。 (4)该实验装置的不足是_______________________________________________， 解决此不足的措施是__________________________________________________。 Ⅱ.硼氢化钠的制备与纯度测定 在搅拌加热到 220 ℃时，向盛装 NaH 的缩合反应罐中加入硼酸三甲酯[B(OCH3)3]，升温 到 260 ℃，充分反应后，经过处理得到 NaBH4 和甲醇钠。 (5)某同学欲通过测定硼氢化钠与水反应生成氢气的体积来测定硼氢化钠产品的纯度。 已知：NaH＋H2O===H2↑＋NaOH。 ①硼氢化钠与水反应可以产生大量氢气和偏硼酸钠，该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 ②该同学用如图所示装置测定硼氢化钠产品的纯度(杂质只有氢化钠)。 装置中 a 的作用是_______________________________________________； 称取 6.28 g 硼氢化钠样品，重复实验操作三次，测得生成气体的平均 体 积 为 13.44 L( 已 折 算 为 标 准 状 况 ) ， 则 样 品 中 硼 氢 化 钠 的 纯 度 为 __________ %(结果保留两位有效数字)。 解析：(1)在 NaH 中 Na 的化合价为＋1，由于在化合物中所有元素正、负化合价代数和 等于 0，所以 H 为－1 价；NaH 为离子化合物，Na 失去最外层电子形成 Na＋，H 获得 1 个 电子形成 H－，二者通过离子键结合，电子式为 Na＋[ H]－。 (2)在 A 装置中用稀盐酸与锌粒反应制取 H2，由于盐酸具有挥发性，制取的 H2 中含有 HCl、H2O，然后通过 D 装置除去 HCl 气体，再通过 C 装置的浓硫酸对 H2 进行干燥，导管 都是长进短出，得到干燥、纯净的 H2，将其通过 B 装置，驱赶装置内的空气，待排出的气
2．(2020·山东名校联考)硼氢化钠(NaBH4)是应用广泛、性能较好的还原剂，以硼酸、 甲醇和氢化钠(NaH)为原料可制得硼氢化钠。某学习小组的同学欲利用下图所示路线在实验 室合成硼氢化钠。
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Ⅰ.氢化钠的制备 已知 NaH 的化学反应活性很高，在潮湿的空气中能自燃，与酸接触即放出热量和氢气 引发燃烧甚至爆炸。该小组的同学利用如图中的装置在实验室制取 NaH。