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12. (2025·南宁月考)某化学兴趣小组在实验室里验证二氧化碳的某些性质,设计的实验装置如图所示。
资料卡片:①二氧化硫与二氧化碳的化学性质相似。能与水反应生成亚硫酸$(\ce{H_{2}SO_{3}})$,亚硫酸不稳定;②整个实验在通风橱中进行。
(1)向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,观察到装置A中的现象是
(2)向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,观察到装置C中
(3)小组同学在老师的指导下模仿二氧化碳与水反应,开展了“二氧化硫与水反应”的研究,二氧化硫的信息如资料卡片,实验如图2所示:
【提出问题】亚硫酸不稳定,图2中红色液体微热后为什么不变为紫色?
【作出猜想】猜想1:加热不够充分;
猜想2:与空气中的氮气有关;
猜想3:与空气中的氧气有关。
【实验验证】实验设计如表,请填写表格中的空格。
【分析与结论】图3试管中植物油的作用是
(4)红色液体微热后不变为紫色的原因是亚硫酸$(\ce{H_{2}SO_{3}})$易与空气中的一种物质反应生成硫酸$(\ce{H_{2}SO_{4}})$,请写出其化学方程式:
资料卡片:①二氧化硫与二氧化碳的化学性质相似。能与水反应生成亚硫酸$(\ce{H_{2}SO_{3}})$,亚硫酸不稳定;②整个实验在通风橱中进行。
(1)向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,观察到装置A中的现象是
湿润的紫色石蕊小花变红
。(2)向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,观察到装置C中
下层
(填“上层”或“下层”)的蜡烛先熄灭。(3)小组同学在老师的指导下模仿二氧化碳与水反应,开展了“二氧化硫与水反应”的研究,二氧化硫的信息如资料卡片,实验如图2所示:
【提出问题】亚硫酸不稳定,图2中红色液体微热后为什么不变为紫色?
【作出猜想】猜想1:加热不够充分;
猜想2:与空气中的氮气有关;
猜想3:与空气中的氧气有关。
【实验验证】实验设计如表,请填写表格中的空格。
【分析与结论】图3试管中植物油的作用是
防止空气与溶液接触
。(4)红色液体微热后不变为紫色的原因是亚硫酸$(\ce{H_{2}SO_{3}})$易与空气中的一种物质反应生成硫酸$(\ce{H_{2}SO_{4}})$,请写出其化学方程式:
$\ce{2H_{2}SO_{3} + O_{2} = 2H_{2}SO_{4}}$
。答案
12. (1)湿润的紫色石蕊小花变红 (2)下层 (3)【实验验证】不成立 溶液先变红后变紫 $\ce{O_{2}}$ 【分析与结论】防止空气与溶液接触 (4)$\ce{2H_{2}SO_{3} + O_{2} = 2H_{2}SO_{4}}$
解析:(1)二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红。向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,二氧化碳接触湿润的紫色石蕊小花会反应生成碳酸,则装置A中的现象是紫色石蕊小花变红。(2)二氧化碳密度大于空气,不能燃烧也不支持燃烧,向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,$\ce{CO_{2}}$先接触到下层蜡烛,观察到装置C中下层的蜡烛先熄灭。(3)【实验验证】实验1:将图2中红色液体继续加热至沸腾,溶液仍为红色,说明溶液不变为紫色不是因为加热不充分,则猜想1不成立;实验3:实验结论是猜想2不成立,则溶液不变为紫色与氮气无关,实验现象是溶液先变红后变紫;实验4:实验结论是猜想3成立,则溶液不变为紫色与氧气有关,实验操作应是先通入适量$\ce{SO_{2}}$,再通入氧气,最后用酒精灯微热。【分析与结论】根据猜想,溶液不变为紫色可能与空气中的氮气、氧气有关,空气中含有氮气和氧气,无法控制单一变量,因此要避免空气接触试管中的溶液,则图3试管中植物油的作用是防止空气与溶液接触。(4)根据结论,溶液不变为紫色与氧气有关,则亚硫酸$(\ce{H_{2}SO_{3}})$易与空气中的氧气反应生成硫酸$(\ce{H_{2}SO_{4}})$,导致溶液不变为紫色。
解析:(1)二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红。向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,二氧化碳接触湿润的紫色石蕊小花会反应生成碳酸,则装置A中的现象是紫色石蕊小花变红。(2)二氧化碳密度大于空气,不能燃烧也不支持燃烧,向图1装置中通入$\ce{CO_{2}}$后,$\ce{CO_{2}}$先接触到下层蜡烛,观察到装置C中下层的蜡烛先熄灭。(3)【实验验证】实验1:将图2中红色液体继续加热至沸腾,溶液仍为红色,说明溶液不变为紫色不是因为加热不充分,则猜想1不成立;实验3:实验结论是猜想2不成立,则溶液不变为紫色与氮气无关,实验现象是溶液先变红后变紫;实验4:实验结论是猜想3成立,则溶液不变为紫色与氧气有关,实验操作应是先通入适量$\ce{SO_{2}}$,再通入氧气,最后用酒精灯微热。【分析与结论】根据猜想,溶液不变为紫色可能与空气中的氮气、氧气有关,空气中含有氮气和氧气,无法控制单一变量,因此要避免空气接触试管中的溶液,则图3试管中植物油的作用是防止空气与溶液接触。(4)根据结论,溶液不变为紫色与氧气有关,则亚硫酸$(\ce{H_{2}SO_{3}})$易与空气中的氧气反应生成硫酸$(\ce{H_{2}SO_{4}})$,导致溶液不变为紫色。
解析
【分析】
本题围绕二氧化碳、二氧化硫的性质及实验探究展开，需结合物质的化学性质、实验变量控制等知识分析：
1. 对于(1)，回忆二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，据此判断装置A的现象；
2. 对于(2)，利用二氧化碳密度比空气大、不燃烧也不支持燃烧的性质，判断蜡烛熄灭的顺序；
3. 对于(3)的实验验证，需根据猜想逐一分析：猜想1是加热不够，若加热后仍不变色则猜想1不成立；猜想2是与氮气有关，验证时通入氮气，若溶液变紫则猜想2不成立；猜想3是与氧气有关，验证时需控制氧气变量；分析与结论中，植物油的作用是隔绝空气，控制变量；
4. 对于(4)，根据结论亚硫酸与氧气反应，书写对应的化学方程式。
【解析】
(1) 二氧化碳能与装置A中湿润的紫色石蕊小花里的水反应生成碳酸，碳酸呈酸性，可使紫色石蕊变红，因此装置A的现象是湿润的紫色石蕊小花变红。
(2) 二氧化碳的密度比空气大，且不能燃烧、也不支持燃烧，通入装置C后，二氧化碳先聚集在下层，因此下层的蜡烛先熄灭。
(3) 【实验验证】：
实验1：将红色液体继续加热至沸腾，溶液仍为红色，说明溶液不变为紫色不是因为加热不充分，故猜想1不成立；
实验3：实验结论为猜想2不成立，即溶液不变色与氮气无关，实验操作是通入氮气，现象为溶液先变红后变紫；
实验4：实验结论为猜想3成立，即溶液不变色与氧气有关，实验操作是先通入适量$\ce{SO_{2}}$，再通入氧气，最后微热；
【分析与结论】：探究溶液变色是否与空气中的氮气、氧气有关时，需控制变量避免空气接触溶液，因此图3试管中植物油的作用是防止空气与溶液接触。
(4) 亚硫酸（$\ce{H_{2}SO_{3}}$）与空气中的氧气反应生成硫酸，化学方程式为：$\ce{2H_{2}SO_{3} + O_{2} = 2H_{2}SO_{4}}$。
【答案】
(1) 湿润的紫色石蕊小花变红；(2) 下层；(3) 【实验验证】不成立；溶液先变红后变紫；$\ce{O_{2}}$；【分析与结论】防止空气与溶液接触；(4) $\ce{2H_{2}SO_{3} + O_{2} = 2H_{2}SO_{4}}$
【知识点】
二氧化碳的性质；二氧化硫的性质；化学方程式书写
【点评】
本题为实验探究题，结合二氧化碳、二氧化硫的性质考查学生对实验现象的分析、猜想验证的逻辑推理能力，需掌握控制变量法在实验中的应用，属于中等难度的化学实验题。
【难度系数】
0.6
本题围绕二氧化碳、二氧化硫的性质及实验探究展开，需结合物质的化学性质、实验变量控制等知识分析：
1. 对于(1)，回忆二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，据此判断装置A的现象；
2. 对于(2)，利用二氧化碳密度比空气大、不燃烧也不支持燃烧的性质，判断蜡烛熄灭的顺序；
3. 对于(3)的实验验证，需根据猜想逐一分析：猜想1是加热不够，若加热后仍不变色则猜想1不成立；猜想2是与氮气有关，验证时通入氮气，若溶液变紫则猜想2不成立；猜想3是与氧气有关，验证时需控制氧气变量；分析与结论中，植物油的作用是隔绝空气，控制变量；
4. 对于(4)，根据结论亚硫酸与氧气反应，书写对应的化学方程式。
【解析】
(1) 二氧化碳能与装置A中湿润的紫色石蕊小花里的水反应生成碳酸，碳酸呈酸性，可使紫色石蕊变红，因此装置A的现象是湿润的紫色石蕊小花变红。
(2) 二氧化碳的密度比空气大，且不能燃烧、也不支持燃烧，通入装置C后，二氧化碳先聚集在下层，因此下层的蜡烛先熄灭。
(3) 【实验验证】：
实验1：将红色液体继续加热至沸腾，溶液仍为红色，说明溶液不变为紫色不是因为加热不充分，故猜想1不成立；
实验3：实验结论为猜想2不成立，即溶液不变色与氮气无关，实验操作是通入氮气，现象为溶液先变红后变紫；
实验4：实验结论为猜想3成立，即溶液不变色与氧气有关，实验操作是先通入适量$\ce{SO_{2}}$，再通入氧气，最后微热；
【分析与结论】：探究溶液变色是否与空气中的氮气、氧气有关时，需控制变量避免空气接触溶液，因此图3试管中植物油的作用是防止空气与溶液接触。
(4) 亚硫酸（$\ce{H_{2}SO_{3}}$）与空气中的氧气反应生成硫酸，化学方程式为：$\ce{2H_{2}SO_{3} + O_{2} = 2H_{2}SO_{4}}$。
【答案】
(1) 湿润的紫色石蕊小花变红；(2) 下层；(3) 【实验验证】不成立；溶液先变红后变紫；$\ce{O_{2}}$；【分析与结论】防止空气与溶液接触；(4) $\ce{2H_{2}SO_{3} + O_{2} = 2H_{2}SO_{4}}$
【知识点】
二氧化碳的性质；二氧化硫的性质；化学方程式书写
【点评】
本题为实验探究题，结合二氧化碳、二氧化硫的性质考查学生对实验现象的分析、猜想验证的逻辑推理能力，需掌握控制变量法在实验中的应用，属于中等难度的化学实验题。
【难度系数】
0.6
