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【典例1】(2010·上海高考)下列实验过程
中,始终无明显现象的是
A.NO2通入FeSO4溶液中
B.CO2通入CaCl2溶液中
C.NH3通入AlCl3溶液中
D.SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中
【思路点拨】解答本题要注意以下三点:
【自主解答】选B。NO2通入后和水反应生成具有强氧化性的硝酸,其将亚铁盐氧化为铁盐,溶液颜色由浅绿色变为黄色;B项,不符合发生复分解反应的条件,CO2和CaCl2不反应,无明显现象;NH3通入后转化为氨水,其和AlCl3反应生成氢氧化铝沉淀;SO2通入酸化的硝酸钡中,其被氧化为硫酸,生成硫酸钡沉淀。
【互动探究】(1)SO2与CO2分别通入CaCl2溶液中的现象有区别吗?
提示:没有,不符合复分解反应发生的条件,均不发生反应。
(2)SO2与CO2分别通入Ba(NO3)2溶液中的现象有区别吗?
提示:有区别,CO2通入Ba(NO3)2溶液中无明显现象。
【变式训练】下列试剂能用于鉴别SO2和CO2气体的是( )
①石灰水;②H2S溶液;③KMnO4溶液;④氯水;⑤品红溶液
A.①②③④⑤ B.③④
C.①②③⑤ D.②③④⑤
【解析】选D。②③④溶液均能与SO2发生氧化还原反应,与CO2无现象;SO2能使品红溶液退色,而CO2不能。
【典例2】为了检验某溶液中是否含有硫酸根离子,下列操作最合理的是
A.加入用硝酸酸化了的硝酸钡溶液
B.先用盐酸酸化,再加硝酸钡溶液
C.先用盐酸酸化,再加氯化钡溶液
D.用氯化钡溶液
【思路点拨】解答本题要注意以下两点:
【自主解答】选C。检验硫酸根离子时常用Ba2+,但是需要排除CO32-和SO32-的影响,CO32-可以通过将溶液酸化排除影响,SO32-也可以通过将溶液酸化排除影响,但要注意不能用硝酸等强氧化性酸,防止SO32-被氧化成SO42-,所以通常先用盐酸酸化溶液,排除CO32-、SO32-、Ag+的影响以后,再用氯化钡溶液检验硫酸根离子。
【互动探究】
1.与氯化钡溶液反应产生的白色沉淀可能是什么物质?
提示:可能是BaSO4、BaCO3、BaSO3、AgCl。
2.离子检验时应注意什么?
提示:要有明显的实验现象且注意排除其他离子的干扰。
【变式训练】一种无色溶液中加入BaCl2溶液,生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,则该溶液中含有的离子是( )
A.一定含有SO42-
B.一定含有CO32-
C.一定含有Ag+
D.可能含有SO42-、Ag+、SO32-
【解析】选D。BaSO4、AgCl都不溶于稀硝酸,BaSO3加入稀硝酸时会产生BaSO4沉淀。
【典例3】某化工厂实验室为测定某黄铁矿(主要成分是FeS2)的物质含量,取1.00 g矿石样品(所含杂质不挥发且不与氧气反应),在氧气流中充分燃烧,完全反应后,冷却、称量固体残留物质量为0.75 g。
(1)该黄铁矿中,FeS2的质量分数为_____。
(2)该工厂用这种黄铁矿制硫酸,在FeS2燃烧过程中损失2%,由SO2氧化成SO3时,SO2的利用率为80%,求该工厂用10.0吨这种黄铁矿石可生产98%的硫酸_____吨。
【思路点拨】解答本题要注意以下两点:
【自主解答】(1)黄铁矿中含FeS2和杂质,而杂质不挥发且
不与氧气反应,黄铁矿在氧气中充分灼烧后,生成Fe2O3和
杂质,据此质量差可进行计算
4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 Δm
480 g 160 g
m(FeS2) 1.00 g-0.75 g
则480 g∶160 g=m(FeS2)∶(1.00 g-0.75 g)
m(FeS2)= 0.75 g,FeS2的质量分数为
点燃
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(2)FeS2的损失率为2%,则FeS2的利用率为98%。
由:FeS2 ~ 2H2SO4
120 98×2
10.0 t×(1-2%)×80% m(H2SO4)×98%
得m(H2SO4)=13.1 t
答案:(1)75% (2)13.1
【互动探究】
(1)上题中硫元素的损失率是多少?
提示:硫元素的损失率=1-98%×80%=21.6%。
(2)该题中关系式的得出依据的原理是什么?
提示:硫原子守恒。
【变式训练】某化肥厂以氨为原料制备NH4NO3,已知
由氨制NO的产率是96%,NO制硝酸的产率是92%,求制硝酸
所用去的氨的质量占总耗氨的质量分数是多少?
【解析】根据合成NH4NO3的反应:NH3+HNO3====NH4NO3
可知当合成 80 t NH4NO3时,需要用 63 t HNO3 吸收
17 t 的 NH3。
(1)先求制备63tHNO3 需要的 NH3
NH3 ~ HNO3
17 63
m(NH3)×96%×92% 63 t
m(NH3)=19 t。
(2)再求制备 80 t NH4NO3时,生产HNO3所用NH3占耗
NH3总量的质量分数:w= 。
答案:53%
【典例】有关硫化氢的说法正确的是
A.二氧化硫与硫化氢反应时,还原产物比氧化产物多
B.氢硫酸在空气中敞口放置不会变质
C.10 g 40%的NaOH溶液与标准状况下的2.24 L硫化氢气体充分反应,反应生成物是Na2S
D.实验室利用FeS与稀硫酸反应制备硫化氢的原理是强酸制弱酸
【思路点拨】解答此题应注意以下两点:
【自主解答】选D。A项,二氧化硫与硫化氢反应方程式为:
2H2S+SO2====3S↓+2H2O,H2S被氧化,SO2被还原,氧化产
物比还原产物多;B项,氢硫酸能被空气中的氧气氧化;C
项,10 g 40%的NaOH溶液中含NaOH:
2.24 L H2S的物质的量为0.1 mol,反应方程式为:
NaOH+H2S====NaHS+H2O,产物为NaHS;D项,制取硫化氢
的反应方程式为:FeS+H2SO4====FeSO4+H2S↑,硫酸为强
酸,氢硫酸为弱酸。
【互动探究】
上题中C项中的硫化氢的体积若改为3.36 L,产物是什么?
提示:Na2S和 NaHS的混合物。由方程式2NaOH+H2S====
Na2S+2H2O、NaOH+H2S====NaHS+H2O知,NaOH与H2S的物质的
量之比是2∶1时生成Na2S,1∶1时生成NaHS,在2∶1到
1∶1之间生成Na2S和NaHS的混合物。
【变式训练】如图装置,做以下实验:
(1)常温下将H2S和SO2以1∶1充满烧瓶,不久烧瓶中能观察到的现象是______________________________________。
(2)若用Cl2代替SO2,其余同上,观察到的现象与(1)相同之处为______________,不同之处为_______________;
试用简要文字和化学方程式解释原因_______________。
(3)若想使(2)反应后,烧瓶内发生“喷泉”现象,引发的操作为________________________________________。
【解析】从表面看该题是一个实验题,但实际上考查了含
硫化合物的性质。(1)由于H2S和SO2能发生如下反应:
2H2S+SO2====3S↓+2H2O,在烧瓶内壁上有淡黄色颗粒,产物
硫为固态,水为液态,使烧瓶内压强变小,产生压强差,
形成喷泉。
(2)若用Cl2代替SO2,Cl2和H2S能发生如下反应:H2S+Cl2
====S↓+2HCl,在烧瓶内壁上有淡黄色颗粒,产物硫为固
态,HCl为气态,烧瓶内压强没有明显变化,不能产生压强
差,所以不能形成喷泉。
(3)应该把长玻璃管内的空气赶出,使HCl与下面的溶液接触即可引发喷泉的形成。
答案:(1)在烧瓶内壁上有淡黄色颗粒,烧瓶内形成喷泉
(2)在烧瓶内壁上有淡黄色颗粒
烧瓶中不能形成喷泉 因为Cl2和H2S反应:H2S+Cl2====
S↓+2HCl,反应前后气体体积没有变化,不能产生压强差,所以不能形成喷泉
(3)用热毛巾捂住烧瓶,将长玻璃管内的空气赶出,撤去毛巾会有喷泉发生
【典例1】下列说法正确的是
A.SO2通入酸性高锰酸钾溶液中使之退色,说明SO2有漂白性
B.H2S只有还原性,没有氧化性
C.常温下,铝制品容器可盛放浓硫酸
D.6.5 g Zn与足量浓硫酸反应,生成H2的体积在标准状况下为2.24 L
【易错选项】D
【易错剖析】(1)易错选项分析
本题易错选D的原因在于不能正确认识浓硫酸与活泼金属的反应,误认为Zn与浓硫酸反应生成ZnSO4和H2;实际Zn与浓硫酸反应的产物是ZnSO4、SO2和H2O。
(2)其他错误选项分析:
【标准答案】C
【典例2】50 mL物质的量浓度为18 mol·L-1的硫酸中加入足量铜片并加热,充分反应。下列有关说法中正确的是
A.有0.9 mol的硫酸被还原
B.有0.45 mol的硫酸被还原
C.充分反应后体系中无硫酸剩余
D.消耗的铜的质量一定少于28.8 g
【易错选项】B、C
【易错剖析】(1)易错选项分析
本题易错选B、C的原因在于忽视了随着反应的进行,硫酸
的浓度将逐渐减小,氧化性减弱。当硫酸消耗到一定程度
时,浓硫酸转化为稀硫酸,此时反应停止。错误思路:根
据浓硫酸与铜反应:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+
2H2O,由于反应中铜过量,因此浓硫酸完全反应,即参与
反应的硫酸的物质的量为0.9 mol,被还原的硫酸只占参与
反应的硫酸的1/2,参与反应的铜的质量为0.9 mol/2×
64 g· mol-1=28.8 g。故错选答案B、C。
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(2)正确选项分析
强氧化性是浓硫酸的特性。随反应的进行,硫酸变稀,氧化性变弱,与Cu的反应将停止。因此参与反应的硫酸的物质的量一定少于0.9 mol,被还原的硫酸一定少于0.45 mol,参与反应的铜的质量也一定少于28.8 g。
【标准答案】D
1.银耳本身为淡黄色,少数不法分子生产一种“雪耳”,颜色洁白如雪,其制作过程如下:将银耳堆放在密闭状况良好的塑料棚内,在棚的一端支一口锅,锅内放硫黄,加热使硫熔化并燃烧,两天左右,“雪耳”就制成了。“雪耳”炖不烂,且对人有害。制作“雪耳”利用的是( )
A.硫的还原性
B.硫的漂白性
C.二氧化硫的还原性
D.二氧化硫的漂白性
【解析】选D。硫燃烧生成二氧化硫,二氧化硫将淡黄色的银耳漂白成白色,这一过程利用了二氧化硫的漂白性。
2.下列各组物质中,常温下能发生反应产生气体的是( )
A.铁跟浓硫酸 B.铜跟浓硫酸
C.碳跟浓硫酸 D.铜跟浓硝酸
【解析】选D。铁、铝常温下在浓硝酸、浓硫酸中钝化,铜与稀盐酸不反应,铜与浓硝酸反应生成NO2气体。
3.下列叙述或操作正确的是( )
A.浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸无氧化性
B.浓硫酸不慎沾到皮肤上,应立即用水冲洗
C.稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢地注入盛有水的烧杯中,并不断搅拌
D.浓硫酸与铜的反应中,浓硫酸仅表现强氧化性
【解析】选C。A项,稀硫酸中的H+同样具有氧化性;B项,浓硫酸沾到皮肤上应立即用干布擦去,然后用大量水冲洗,最后涂稀NaHCO3溶液;D项,浓硫酸与金属反应时,表现了强氧化性和酸性。
4.某溶液中可能含有SO42-、CO32-、Cl-。为了检验其中是否含有SO42-,除BaCl2溶液外,还需要的溶液是( )
A.H2SO4 B.HCl
C.NaOH D.NaNO3
【解析】选B。不能加H2SO4溶液,因为会引入SO42-,干扰了SO42-离子的检验。加入BaCl2溶液后发生的离子反应是Ba2++SO42-====BaSO4↓、Ba2++CO32-====BaCO3↓,利用BaCO3溶于盐酸而BaSO4不溶,排除CO32-的干扰。
5.在化学课上,围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究:将适量的蔗糖放入烧杯中,加入几滴水,搅拌均匀。然后加入适量浓硫酸,迅速搅拌,放出大量的热,同时观察到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,并放出有刺激性气味的气体。请回答:
(1)生成的黑色(单质)物质是_____(填化学式)。
(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体,其中一种气体有刺激性气味,是大气的主要污染物之一,这种刺激性气味的气体成分是____________(填化学式),这种黑色物质继续与浓硫酸作用,产生两种气体的化学方程式为______________________________________________。
(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象,说明浓硫酸具有
_____(填序号)。
A.酸性 B.吸水性
C.脱水性 D.强氧化性
【解析】蔗糖遇到浓硫酸时会被浓硫酸脱水碳化,生成单
质碳,同时放热,使生成的碳能与浓硫酸反应,生成CO2和
SO2,发生的反应为:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。
答案:(1)C
(2)SO2
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(3)C、D
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6.某同学用如图所示的装置来探究SO2的性质及有关实验。
(1)实验前应先检验装置的气密性,方法是__________。
(2)实验室用亚硫酸钠固体与浓硫酸反应制取SO2气体,写出化学方程式___________________________________。
(3)将制取的SO2气体通入C溶液中,请回答下列问题:
①若C溶液是紫色石蕊试液,通入少量SO2气体后,现象是
_________________________________________________,
继续通入过量的SO2气体,现象是____________________。
②若C溶液是浅黄绿色的氯水溶液,通入SO2气体后现象是
________________________________________________,
写出反应的离子方程式____________________________。
【解析】(1)检验装置气密性常用方法有加热法和液面差法,分析此题装置,用加热法比较合理。
(2)Na2SO3+H2SO4(浓)====Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)①SO2水溶液显酸性,遇紫色石蕊试液变红,并且SO2不能漂白酸碱指示剂。
②SO2能与氯水中的Cl2发生氧化还原反应,使氯水的浅黄绿色退去,反应的离子方程式为:SO2+Cl2+2H2O====4H++
SO42-+2Cl-
答案:(1)连接好装置,向C中加水至没过长导管,用双手(或热毛巾)握住B,C中有气泡产生,移开双手,C中导管形成一段水柱,说明不漏气
(2)Na2SO3+H2SO4(浓)====Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)①紫色溶液变为红色 红色不退去(或溶液颜色无变化)
②氯水退色 SO2+Cl2+2H2O====4H++SO42-+2Cl-
一、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分)
1.导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是( )
A.酸雨 B.光化学烟雾
C.臭氧空洞 D.温室效应
【解析】选A。光化学烟雾主要是由氮的氧化物引起的;臭氧空洞主要是由氟氯代烃引起的;温室效应主要与二氧化碳的排放有关;酸雨形成的主要原因与排放SO2有关。
2.(2011·汕头高一检测)根据硫元素的化合价判断下列物质中的硫元素不能表现氧化性的是( )
A.Na2S B.S C.SO2 D.H2SO4
【解析】选A。Na2S中硫元素处于最低价态,不具有氧化性。
3.有不法商贩为让生姜呈现嫩黄的颜色,利用二氧化硫的漂白性滥用二氧化硫熏生姜,使二氧化硫残留量过多,易对人体造成伤害。下列溶液退色是因为SO2的漂白性的是
( )
A.红色的酚酞试剂
B.品红试液
C.酸性高锰酸钾溶液
D.新制氯水
【解析】选B。显红色的酚酞溶液,说明溶液呈碱性,加入二氧化硫,红色消失,说明二氧化硫与碱发生反应,使溶液呈中性或酸性,主要是因为二氧化硫为酸性氧化物;品红试液退色是因为SO2的漂白性;酸性高锰酸钾溶液和新制氯水退色都是因为SO2的还原性。
4.(2011·乌鲁木齐高一检测)下列关于浓硫酸的叙述中,正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖碳化
B.浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体
D.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属形成氧化膜而钝化
【解析】选D。浓硫酸能使蔗糖碳化是因为具有脱水性,浓硫酸在常温下不能与铜片反应,浓硫酸是一种酸性干燥剂,不能够干燥氨气。
5.某铁和硫组成的化合物4.4 g在氧气流中充分灼烧,产
生了能使品红退色的无色气体,将此气体通入足量澄清石
灰水中得到6 g白色沉淀。则原化合物中硫的质量分数约为
( )
A.18% B.46% C.53% D.36%
【解析】选D。由发生的反应可知其中的硫元素转化为
SO2,S+O2 SO2 SO2+Ca(OH)2====CaSO3↓+H2O,得关系
式:S~CaSO3 n(S)=n(CaSO3)=
m(S)=0.05 mol×32 g·mol-1=1.6 g,化合物中S的质量分
数= ×100%≈36%
点燃
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二、非选择题(本题包括3小题,共30分)
6.(10分)形成酸雨的原理之一可简示如下:
含硫燃气 A B 硫酸。
回答下列问题:
(1)A物质的化学式_____,B物质的化学式_____。
(2)三个反应中不属于氧化还原反应的是______(填序号)。
(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的_____(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2,达到减少污染的目的。
O2
反应①
O2
反应②
H2O
反应③
(4)从环境保护的角度认为:雨水的pH<5.6时,就判断为酸雨,已知pH=-lgc(H+),经测定某次雨水中只含硫酸,且浓度为5×10-5mol/L,这次降雨_____(填“是”或“不是”)酸雨。
(5)你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是_____。
A.少用煤作燃料
B.把工厂烟囱造高
C.燃料脱硫
D.把工厂迁移到农村
E.开发新能源
【解析】(1)根据图示,逆推法可知B为SO3,A为SO2。
(2)三个反应中,只有反应③没有发生化合价的变化,不是氧化还原反应。
(3)因为需要使SO2中S元素的化合价降低,即SO2作氧化剂,所以需要加入还原剂。
(4)据题意,pH=-lgc(H+)=-lg(5×10-5×2)=4<5.6,所以这次降雨是酸雨。
(5)要减少酸雨产生,需要减少SO2的产生,可以从控制污染源和开发新能源入手,故应选择A、C、E。
答案:(1)SO2 SO3 (2)③ (3)还原剂 (4)是
(5)A、C、E
7.(10分)SO2与CO2的性质既有相似之处,又有不同之处。
(1)若将CO2持续不断地通入 Ba(OH)2溶液,有关实验现象为_____。若将SO2持续不断地通入 Ba(OH)2 溶液,有关反应的化学方程式为_____、_____。
(2)现有下列四种气体:
A.HCl B.NH3 C.NO2 D.Cl2
①若将CO2通入BaCl2溶液至饱和,未见沉淀生成,继续通入另一种气体,产生沉淀,则通入的气体可能是______。
②若将SO2通入BaCl2溶液至饱和,未见沉淀生成,继续通入NO2气体,产生沉淀,原因是_____________________。
【解析】(1)SO2(或CO2)不足时,与Ba(OH)2反应产生沉淀,过量时,沉淀消失。
(2)CO2通入BaCl2 溶液,继续通入NH3会得到BaCO3沉淀;
SO2通入BaCl2溶液无沉淀,但若继续通入NO2,NO2与H2O反应生成的HNO3会将SO2氧化为SO42-,会得到BaSO4沉淀。
答案:(1)先有白色沉淀生成,而后白色沉淀消失 SO2+ Ba(OH)2====BaSO3↓+ H2O SO2+BaSO3+H2O====Ba(HSO3)2
(2)①B ②NO2与H2O反应生成的HNO3把SO2氧化成SO42-,生成BaSO4沉淀
8.(10分)(2011·北京高一检测)某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应,用如图所示的装置进行实验:
请回答下列问题:
(1)B是用来收集实验中产生气体的装置,但未将导管画全,请将装置图补充完整。
(2)实验中他们取6.4 g铜片和12 mL 18 mol·L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应停止,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组中的同学认为还有一定量的硫酸剩余。
写出铜与浓硫酸反应的化学方程式:________________,
实验中若有m g铜参加了反应,则有____mol硫酸被____(填“氧化”或“还原”),电子转移数目为____mol。
(3)为了测定剩余硫酸的物质的量浓度,该兴趣小组设计了实验方案:
当铜和浓硫酸的反应结束后,在装置A中加入足量的锌粉,用排水法测得产生氢气的体积为V L(已换算为标准状况)。写出剩余硫酸的物质的量浓度的计算式(假设反应后溶液的体积仍为12 mL)___________。
【解析】B装置是利用排空气法收集SO2,SO2密度比空气大,进气管应接近集气瓶底;反应结束后,在装置A中加入足量的锌粉,锌与稀硫酸反应产生氢气,生成的氢气的物质的量即为剩余硫酸的物质的量。
答案:(1)补进气管深入近集气瓶底(图略)
(2)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
m/64 还原 m/32
(3)V/(22.4×0.012)mol/L
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【方法技巧】仪器的组装顺序
(1)仪器的组装可按下列顺序连接:
气体发生装置 除杂装置 收集装置(或性质验证装
置) 尾气吸收装置。
(2)仪器组装先后顺序:
从左至右,先下后上,拆分时顺序相反
(3)加热顺序:
先气体发生装置,再气体反应装置。停止加热时需撤去末
端导管,先停止气体反应装置,再停止气体发生装置。
一定量的浓硫酸与足量Zn充分反应时,有SO2和H2生成。
某校化学研究性学习小组对此进行研究。按图组装好实验装置,微热试管A,观察到C、D、E中均有气泡产生;随后气泡量减少,品红溶液退色,D中先出现浑浊后浑浊消失;反应较长时间后,C、D、E中的气泡量又会明显增加。
试回答:
(1)从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中,并进行正确连接,a接_____、_____接b,c接_____、_____接d;D、E两支试管中CCl4溶液的作用是___________。
(2)能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为__________。
(3)反应较长时间后气泡量又会明显增加的原因是______。
(4)D中浑浊消失的离子方程式为_____________________。
【解析】(1)从图示看,C装置应是检验SO2气体的,应选择甲装置,则B处需接一安全装置。
(2)浓硫酸的强氧化性表现在+6价硫元素被还原,生成SO2。反应开始后,装置中的空气被排出,产生大量气泡,同时品红溶液退色。
(3)当SO2被品红溶液吸收时,气泡量减少,且随着硫酸浓度的减小,反应速率逐渐减慢,反应较长时间后浓硫酸变成稀硫酸,与Zn反应生成H2,气泡量又会增加。
(4)D中浑浊消失是因为过量的SO2与CaSO3反应生成Ca(HSO3)2。
答案:(1)3 4 1 2 防倒吸
(2)C中品红溶液退色
(3)浓硫酸变成稀硫酸,与Zn反应放出H2
(4)SO2+H2O+CaSO3====Ca2++2HSO3-