Question

我省從2013年12月1日零時起，車用汽油升級為“國Ⅳ”標準，汽油中的硫含量下降三分之二，對二氧化硫的排放有了大大的改善，SO₂可以用Fe（ NO₃）₃溶液吸收，某化學興趣小組對SO₂和 Fe（ NO₃）₃ 溶液的反應[0.1mol/L的Fe（NO₃）₃ 溶液的 pH=2]做了相應探究．
探究Ⅰ：
（1）某同學進行了下列實驗：取12.8g銅片和20mL 18mol?L^-1的濃硫酸放在三頸瓶中共熱，直至反應完畢，最后發現燒瓶中還有銅片剩余，同時根據所學的知識同學們認為還有較多的硫酸剩余．
①配制1mol/L的Fe（NO₃）₃溶液，需準確稱量一定質量的Fe（NO₃）₃固體，在燒杯中溶解恢復到室溫后，將溶液轉移到容量瓶中，再經過洗滌、定容、搖勻可配得溶液，請回答將溶液轉移至容量瓶中的操作方法

 

②裝置A中反應的化學方程式是

 

．
③該同學設計求余酸的物質的量實驗方案是測定產生氣體的量．其方法有多種，請問下列方案中不可行的是

 

 （填字母）．
A．將產生的氣體緩緩通過預先稱量的盛有堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱重
B．將產生的氣體緩緩通入足量Na₂S溶液后，測量所得沉淀的質量
C．用排飽和NaHSO₃溶液的方法測定其產生氣體的體積（折算成標準狀況）
探究Ⅱ：
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應進行的操作是

 

．
（3）裝置B中產生了白色沉淀，分析B中產生白色沉淀的原因，提出下列三種猜想：
猜想1：SO₂與Fe³⁺反應；
猜想2：在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應；
猜想3：

 

；
①按猜想1，裝置B中反應的離子方程式是

 

，證明該猜想1中生成的還原產物，某同學取少量溶液滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，紫紅色褪去，請分析該同學做法是否正確

 

（填“正確”或“不正確”），理由是

 

．
②按猜想2，只需將裝置B中的Fe（NO₃）₃溶液替換為等體積的下列某種溶液，在相同條件下進行實驗．應選擇的替換溶液是

 

 （填序號）．
a．1mol/L稀硝酸  b．pH=1的FeCl₃溶液 c．6.0mol/L NaNO₃和0.2mol/L鹽酸等體積混合的溶液．

Answer 1

分析：（1）①根據把玻璃棒將玻璃棒插入容量瓶刻度線以上會產生什么影響以及玻璃棒的作用分析；
②銅和熱的濃硫酸反應生成二氧化硫、硫酸銅和水；
③測定SO₂的量必須做到不能在測量時損耗，便于測定分析，堿石灰能吸收二氧化硫和水，二氧化硫易溶于水；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應先通入氮氣，將空氣排出；
（3）Fe³⁺和Fe²⁺都具有氧化性，都可與二氧化硫反應，可根據反應產物進行判斷，高錳酸鉀具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，兩者能發生氧化還原反應；

解答：解：（1）①若將玻璃棒插入容量瓶刻度線以上，會使少量溶液滯留在刻度線以上而導致定容時有偏差；由于容量瓶勁較細，為避免溶液灑在外面應用玻璃棒引流，
故答案為：用玻璃棒引流，玻璃棒的底部要在容量瓶的刻度線以下且玻璃棒不能碰到容量瓶口；
②銅和熱的濃硫酸反應銅作還原劑，硫酸作氧化劑，生成二氧化硫、硫酸銅和水，反應方程式為：2H₂SO₄（濃）+Cu

△   .

CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑，
故答案為：2H₂SO₄（濃）+Cu

△   .

CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑；      
③A．將裝置產生的氣體緩緩通過預先稱量過盛有堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱量，由于氣體中含有水蒸氣，堿石灰會吸收二氧化硫和水蒸氣，稱量后計算不準確，故A錯誤；
B．將產生的氣體緩緩通入足量Na₂S溶液后，二氧化硫中+4價的硫和硫化鈉中-2價硫發生價態歸中反應生成零價的硫單質，可通過測量所得沉淀的質量進行二氧化硫的氣體體積測定，故B正確；
C．用排飽和NaHSO₃溶液的方法測出裝置A產生氣體的體積，二氧化硫在飽和NaHSO₃溶液中的溶解度降低，可以用排水量氣方法進行二氧化硫的氣體體積測定，故C正確；
故答案為：A；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應先通入氮氣，將空氣排出，操作為打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關閉彈簧夾，
故答案為：打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關閉彈簧夾；
（3）猜想3：兩種離子都氧化二氧化硫，即SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應，
故答案為：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應；
①按猜想1：裝置B中反應的離子方程式是Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺；（ 可分步寫SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓），證明該猜想1中生成的還原產物，某同學取少量溶液滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，紫紅色褪去，該同學做法錯誤，因高錳酸鉀具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，所以兩者發生氧化還原反應，SO₂也可以使酸性高錳酸鉀褪色，
故答案為：Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺；（ 可分步寫SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓；不正確；SO₂也可以使酸性高錳酸鉀褪色；  
②按猜想2，在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應，實驗中c（NO₃^-）=3mol/L，則可用6.0mol?L^-1NaNO₃和0.2mol?L^-1鹽酸等體積混合的溶液代替，
故答案為：c；

點評：本題考查濃硫酸的性質實驗探究，題目難度中等，注意把握二氧化硫的性質為解答該題的關鍵，注意二氧化硫的還原性為重要知識點．