Question

資料顯示：在煤中加入適量石灰石粉可使煤（含S）燃燒時產(chǎn)生的SO₂轉(zhuǎn)化成固體CaSO₄，從而減少SO₂排放，該方法被稱為鈣基固硫．這一過程是通過以下兩步反應(yīng)實現(xiàn)的：
㈠CaCO₃CaO+CO₂ ㈡2CaO+2SO₂+O₂=2CaSO₄
對此，某實驗小組利用下列實驗裝置和藥品對其可行性進行了模擬探究．

已知實驗所用樣品：Ⅰ---S粉與CaCO₃粉末的混合物Ⅱ---CaSO₄ 粉末
（1）實驗一：①取樣品Ⅰ裝入A中．連續(xù)通入過量O₂，加熱至500℃左右，充分反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，B中紅色消失、C中出現(xiàn)大量白色渾濁．停止該步實驗的正確操作是______．
②取反應(yīng)后D中溶液滴加過量鹽酸，無明顯現(xiàn)象．由此得知實驗一過程中：A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______；C中反應(yīng)的離子方程式是______．
③要獲得與以上實驗事實相一致的結(jié)論，可替代B中品紅溶液的是______．
a．酚酞的NH₃?H₂O溶液　　　　　　　b．酸性KMnO₄溶液
c．酚酞的NaHCO₃溶液　　　　　　　 d．Br₂的CCl₄溶液
（2）實驗二：①取樣品Ⅰ裝入A中．連續(xù)通入過量O₂，并迅速加熱升溫，控制在1000℃左右，充分反應(yīng)．發(fā)現(xiàn)B中紅色消失，C中出現(xiàn)白色渾濁．
②取反應(yīng)后D中溶液滴加過量鹽酸，出現(xiàn)大量無色氣泡，反應(yīng)的離子方程式是______．
③反應(yīng)結(jié)束后，將A中余下固體溶入水中，取其上層清液，滴加BaCl₂溶液，立即有白色沉淀出現(xiàn)．
由此得知實驗二：A中發(fā)生的反應(yīng)有______（填選“㈠”、“㈡”）．
（3）實驗三：取樣品Ⅱ裝入A中．連續(xù)通入過量O₂，加熱至1200℃左右，充分反應(yīng)，B中紅色消失，則A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．比較實驗一、二、三可知，如用該方法固硫，可行的基本條件是______．
（4）在中學(xué)化學(xué)實驗室里，裝置A通常只能選______為材料制作的玻璃管，但這種選擇有一點不妥，其理由用化學(xué)方程式解釋是：______．
（5）實驗所需O₂若改由空氣提供，且對上述實驗探究事實不產(chǎn)生影響，應(yīng)在A前添加一裝有某藥品的裝置．請將該藥品和裝置圖示在圖中的虛線框內(nèi)______．

Answer 1

解：（1）①停止反應(yīng)進行，需要撤掉酒精噴燈，通氧氣到玻璃管冷卻，避免液體倒吸炸裂玻璃管，故答案為：撤掉噴燈，繼續(xù)通入O₂至A冷卻；
②取反應(yīng)后D中溶液滴加過量鹽酸，無明顯現(xiàn)象，說明無二氧化碳生成，所以加熱時制發(fā)生了硫和氧氣反應(yīng)生成二氧化硫氣體，該反應(yīng)為S+O₂SO₂；C中生成白色沉淀是因為二氧化硫在過量氧氣中和氯化鋇發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，由原子守恒配平寫出離子方程式為2SO₂+2H₂O+O₂+2Ba²⁺=2BaSO₄↓+4H⁺，
故答案為：S+O₂SO₂；2SO₂+2H₂O+O₂+2Ba²⁺=2BaSO₄↓+4H⁺；
③a．酚酞的NH₃?H₂O溶液呈紅色，通入二氧化硫氣體反應(yīng)后溶液變?yōu)闊o色，故a符合；
b．酸性KMnO₄溶液紫紅色，通入二氧化硫被高錳酸鉀氧化為硫酸，反應(yīng)后溶液褪色，故b符合；
c．酚酞的NaHCO₃溶液不一定呈紅色，不能檢驗生成的二氧化硫氣體，故c不符合；
d．Br₂的CCl₄溶液通入二氧化硫不能反應(yīng)褪色，故d不符合；
故答案為：ab；
（2）②取反應(yīng)后D中溶液滴加過量鹽酸，出現(xiàn)大量無色氣泡，說明二氧化硫被吸收和還有二氧化碳氣體生成，D中反應(yīng)的離子方程式是CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，
故答案為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；
③依據(jù)上述實驗分析可知B中紅色消失，C中出現(xiàn)白色渾濁，取反應(yīng)后D中溶液滴加過量鹽酸，出現(xiàn)大量無色氣泡，說明生成二氧化硫和二氧化碳，應(yīng)結(jié)束后，將A中余下固體溶入水中，取其上層清液，滴加BaCl₂溶液，立即有白色沉淀出現(xiàn)，說明生成了硫酸根離子，判斷反應(yīng)發(fā)生了（一）、（二）；
故答案為：（一）、（二）；
（3）取樣品Ⅱ裝入A中．連續(xù)通入過量O₂，加熱至1200℃左右，充分反應(yīng)，B中紅色消失，說明有二氧化硫生成，結(jié)合氧化還原電子守恒分析一定生成氧氣，依據(jù)原子守恒、電子守恒寫出化學(xué)方程式：2CaSO₄2CaO+2SO₂↑+O₂↑；分析實驗可知由實驗一和二、三可知鈣基固硫需要把硫元素生成較穩(wěn)定的硫酸鈣，溫度過高硫酸鈣分解失去鈣基固硫的目的；鈣基固硫的溫度應(yīng)控制1000°C左右，
故答案為：2CaSO₄2CaO+2SO₂↑+O₂↑；燃燒溫度需1000℃左右；
（4）因為實驗制備需要高溫下進行，實驗玻璃管應(yīng)選用耐高溫的材料制成的玻璃管，石英玻璃管耐高溫可以選用，但石英中二氧化硅是酸性氧化物和生成的堿性氧化物氧化鈣會發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+CaO CaSiO₃，
故答案為：石英；SiO₂+CaO CaSiO₃；
（5）空氣中含有二氧化碳會對后續(xù)反應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生干擾，水蒸氣會使玻璃管發(fā)生炸裂；需要先通過裝有堿石灰的干燥管除去二氧化碳和水蒸氣的裝置，裝置圖為：，故答案為：．
分析：（1）①反應(yīng)進行是用噴燈加熱玻璃管，停止反應(yīng)進行需要撤下噴燈，通入氧氣一段時間至冷卻，防止發(fā)生倒吸；
②反應(yīng)后D中溶液滴加過量鹽酸，無明顯現(xiàn)象說明玻璃管中發(fā)生的是硫和氧氣反應(yīng)生成二氧化硫；C中是二氧化硫和氧氣通入氯化鋇溶液會反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀；
③替代B中品紅溶液出現(xiàn)相同現(xiàn)象，ab都可以和二氧化硫反應(yīng)溶液顏色褪去，c、酚酞的NaHCO₃溶液，酚酞在PH大于8時才會開始變色；d、二氧化硫通入Br₂的CCl₄溶液中無水不反應(yīng)；
（2）②D中溶液滴加過量鹽酸，出現(xiàn)大量無色氣泡，說明玻璃管中受熱反應(yīng)生成了二氧化碳氣體，③將A中余下固體溶入水中，取其上層清液，滴加BaCl₂溶液，立即有白色沉淀出現(xiàn)說明存在硫酸根離子；說明發(fā)生了反應(yīng)一和二；
（3）依據(jù)硫酸鈣受熱分解生成了二氧化硫，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒、原子守恒判斷生成產(chǎn)物；由實驗一和二、三可知鈣基固硫需要把硫元素生成較穩(wěn)定的硫酸鈣，溫度過高硫酸鈣分解失去鈣基固硫的目的；
（4）反應(yīng)溫度再1000°C左右，玻璃管需要耐高溫，選擇石英管，缺點是二氧化硅和生成的氧化鈣會發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈣；
（5）空氣中含有二氧化碳會對后續(xù)反應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生干擾，水蒸氣會使玻璃管發(fā)生炸裂；需要先通過裝有堿石灰的干燥管除去二氧化碳和水蒸氣的裝置．
點評：本題考查物質(zhì)制備實驗的方案設(shè)計，性質(zhì)驗證，反應(yīng)現(xiàn)象和實驗步驟的分析判斷，題干信息的應(yīng)用能力，注意實驗步驟中的實驗?zāi)康暮鸵�求是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．