Question

某研究小組探究：
I ．銅片和濃硫酸的反應（夾持裝置和A中加熱裝置已略,氣密性已檢驗）
II． SO₂和 Fe( NO₃)₃溶液的反應[1.0 mol/L的 Fe(NO₃)₃溶液的 pH＝1]請回答下列有關問題：
探究I
(l)某學進行了下列實驗:取12.8g銅片和20 mL 18 mol?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裝置A中反應的化學方程式是_______
②該同學設計求余酸濃度的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,結束反應后再次稱貴

B．將產生的氣體緩緩通入酸性髙錳酸鉀溶液,再加入足量BaCl2溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀

C．用排水法測定其產生氣體的體積(折算成標準狀況）

D．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______，證明該猜想應進一步確認生成的新物質，其實驗操作及現象是____________。
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．0.1 mol/L 稀硝酸         b． 1.5 mol/L Fe(NO₃)₂溶液
c． 6.0 mol/L NaNO₃和0.2 mol/L鹽酸等體積混合的溶液

Answer 1

（13分）（1）①2H₂SO₄(濃)＋CuCuSO₄＋2H₂O＋2SO₂↑（2分） ②AC（2分）
（2）打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關閉彈簧夾（2分）
（3）猜想3：SO₂和Fe^3＋、酸性條件下NO₃^-都反應（1分）
①Ba^2＋＋SO₂＋2 Fe^3＋＋2H₂O=BaSO₄↓＋4H^＋＋2 Fe^2＋（2分）（可分步寫SO₂＋2 Fe^3＋＋2H₂O=SO₄^2－＋4H^＋＋2 Fe^2＋，Ba^2＋＋SO₄^2－＝BaSO₄↓（各1分）；取少量B中溶液于試管中，加入少量鐵氰化鉀[K₃Fe(CN)₆]溶液產生藍色沉淀，則溶液中有Fe^2＋，猜想1合理（2分）②c（2分）

解析試題分析：（1）①濃硫酸具有強氧化性，在加熱時可以氧化單質銅，生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為2H₂SO₄(濃)＋CuCuSO₄＋2H₂O＋2SO₂↑。
②A、由于生成的SO₂氣體中還含有水蒸氣，而水蒸氣也能被堿石灰吸收，所以不能通過稱量堿石灰反應前后的質量計算SO₂的質量，A不正確；
B、SO₂具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸，進而生成生成白色沉淀硫酸鋇，所以通過稱量硫酸鋇的質量可以確定SO₂的質量，B正確；
C、SO₂易溶水，不能通過排水法確定SO₂的體積，C不正確；
D、SO₂不能溶解在飽和的亞硫酸氫鈉溶液中，所以可以用排飽和NaHSO₃溶液的方法測定其產生氣體的體積，D正確，答案選AC。
（2）要排除空氣參與反應，可在反應之前先通入氮氣一段時間，將裝置中的空氣排出。即正確的操作是打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關閉彈簧夾。
（3）根據猜想1和2可知，猜想3應該是SO₂和Fe^3＋、酸性條件下NO₃^-都反應。
①鐵離子具有氧化性，能把SO₂氧化生成硫酸，進而生成硫酸鋇白色沉淀，反應的離子方程式是Ba^2＋＋SO₂＋2 Fe^3＋＋2H₂O＝BaSO₄↓＋4H^＋＋2 Fe^2＋。要驗證該反應，則還應進一步確認生成的新物質亞鐵離子，所以其實驗操作及現象是取少量B中溶液于試管中，加入少量鐵氰化鉀[K₃Fe(CN)₆]溶液產生藍色沉淀，則溶液中有Fe^2＋，猜想1合理。
②要驗證猜想2正確，則需要排除陽離子鐵離子的干擾，因此只需將裝置B中的Fe(NO₃)₃溶液替換為6.0 mol/L NaNO₃和0.2 mol/L鹽酸等體積混合的溶液，即答案選c。
考點：考查濃硫酸、SO₂、硝酸和鐵離子的性質；物質的檢驗；實驗條件的控制以及實驗方案的設計等