Question

某研究小组为探究SO₂和Fe(NO₃)₃溶液的反应的实质。设计了如下图所示装置进行实验.

已知：1.0 mol/L的Fe(NO₃)₃溶液的pH＝1。

请回答：

（1）装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为__________________。

（2）实验前鼓入N₂的目的是________________________________。

（3）装置B中产生了白色沉淀，其成分是________，说明SO₂具有________性。

（4）分析B中产生白色沉淀的原因。

观点1：SO₂与Fe^3＋反应；

观点2：在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应；

①若观点1正确，除产生沉淀外，还应观察到的现象是_________________。

②按观点2，装置B中反应的离子方程式是______________________________，

③有人认为，如将装置B中的Fe(NO₃)₃溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行实验，也可验证观点2是否正确。此时应选择的最佳试剂是(填序号)_____。

A．1 mol/L稀硝酸

B．1.5 mol/L Fe(NO3)2溶液

C．6.0 mol/L NaNO3溶液和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液

D．3.0 mol/L NaNO3溶液和0.1mol/L硫酸等体积混合的溶液

Answer

分液漏斗 排净装置中的空气,防止溶液中SO2被空气中的O2氧化而干扰实验 BaSO4 还原 静置一段时间后，溶液由棕黄色变为浅绿色 3SO2＋2NO3-＋3Ba2＋＋2H2O=3BaSO4↓＋2NO＋4H＋或3SO2＋2NO3-＋2H2O=3SO42-＋2NO＋4H＋；Ba2＋＋SO42- = BaSO4↓ C

【解析】

本题以二氧化硫为载体考查了性质实验方案设计，明确实验原理是解本题关键，根据物质的性质进行假设，然后采用验证的方法进行探究，结合氧化还原反应分析解答。

（1）装置A中用于添加浓硫酸，为滴加液体的仪器，该仪器名称为分液漏斗，故答案为分液漏斗；

（2）氧气、硝酸根离子都能将二氧化硫氧化，所以如果装置中含有氧气，会干扰实验，所以排入氮气的目的是排净空气防止干扰实验，故答案为排净装置中的空气，防止溶液中SO2被空气中的O2氧化而干扰实验；

（3）二氧化硫具有还原性，酸性条件下，能被硝酸根离子氧化生成硫酸根离子，硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀，故答案为BaSO4；还原；

（4）①若观点1正确，二氧化硫和铁离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子和亚铁离子，硫酸根离子和钡离子反应生成白色沉淀，溶液由黄色变为浅绿色，所以除产生沉淀外，还应观察到的现象是静置一段时间后，溶液由棕黄色变为浅绿色，故答案为静置一段时间后，溶液由棕黄色变为浅绿色；

②按观点2，酸性条件下，硝酸根离子和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸根离子和NO，硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀，离子反应方程式为：3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O═3BaSO4↓+2NO↑+4H+或3SO2+2NO3-+2H2O═3SO42-+2NO↑+4H+、Ba2++SO42-═BaSO4↓，故答案为3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O═3BaSO4↓+2NO↑+4H+或3SO2+2NO3-+2H2O═3SO42-+2NO↑+4H+、Ba2++SO42-═BaSO4↓；

③乙同学的观点是：酸性条件下，二氧化硫和硝酸根离子发生氧化还原反应，只要溶液中硝酸根离子浓度不变即，实验中c(NO3-)=3mol/L，则可用6.0mol•L-1NaNO3和0.2mol•L-1盐酸等体积混合的溶液代替，故答案为C。