Question

已知SO₂可以用Fe(NO₃)₃溶液吸收，按如图所示装置展开相关探究：取一定量的铜片于三颈烧瓶中，通入一段时间N₂后再加入足量的浓硫酸，加热；装置A中有白雾（硫酸酸雾）生成，装置B中产生白色沉淀。回答下列问题：

 

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

(2)实验开始前需进行的操作是_____________________。

(3)加入浓硫酸之前先通入N₂一段时间，其目的是_____________。

(4)排除装置A中白雾影响，可在装置A、B间增加洗气瓶C，则C中盛放的试剂是_______；若用NaOH溶液处理尾气，则发生反应的离子方程式为__________。   

(5)经过讨论，该小组对装置B中产生沉淀的原因，提出下列假设（不考虑各因素的叠加,不考虑体系残留的氧气）；

假设1：装置A中白雾进入装置B中参与了反应；

假设2:________；

假设3: Fe(NO₃)₃溶液显酸性，在此酸性条件下NO₃^-能氧化SO₂。

(6)请你设计实验验证上述假设3，写出实验步骤、预期现象和结论。

实验步骤(简述操作过程)	预期现象和结论
①测1.0mol/LFe(NO3)3溶液的pH ②取与Fe(NO3)3溶液中c(NO3^-)相同的适量Ba(NO3)2溶液滴入试管中 ③______________ ④向试管中通入适量SO2气体	_____________

(7)若假设2正确，请写出B中发生氧化还原反应的离子方程式：_________。

Answer

分液漏斗 检查装置的气密性 排除空气的干扰 饱和NaHSO3溶液 SO2+2OH-═SO32-+H2O SO2被Fe3+氧化为SO42- 向试管中滴加少许稀硝酸，调节pH与①相同 若有白色沉淀，则假设3成立；反之，则假设3不成立 2Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO42-+4H+

【解析】

(1)装置A中用于添加浓硫酸的仪器为分液漏斗；

(2)实验中有气体参与反应，需要先检验装置的气密性；

(3)空气中氧气能氧化亚铁离子，干扰实验；

(4)C中盛放的物质能吸收硫酸且不能吸收二氧化硫、不能引进新的杂质；二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱反应生成盐和水；

(5)铁离子具有氧化性，将SO2氧化为SO42-；

(6)要验证假设3，硝酸铁是强酸弱碱盐，其溶液呈酸性，要证明是酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫，可以用硝酸的强碱盐溶液、少量稀硝酸，控制与硝酸铁溶液的pH相同、硝酸根离子浓度相同，然后向溶液中通入少量二氧化硫观察实验现象；

(7)若假设2正确，Fe3+将SO2氧化为SO42-，自身被还原为Fe2+，而后生成的SO42-与Ba2+反应生成BaSO4；

(1)装置A中用于添加浓硫酸的仪器为分液漏斗；

(2)A中制备二氧化硫，B中进行二氧化硫的性质实验，需要先检验装置的气密性；

(3)装置中含有空气，空气中氧气能氧化亚铁离子干扰实验，所以通入氮气的目的是排除空气的干扰；

(4)排除装置A中白雾影响，可在装置A. B间增加洗气瓶C，C中盛放的物质能吸收硫酸且不能吸收二氧化硫、不能引进新的杂质，则需要饱和NaHSO3溶液等；二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱溶液发生反应生成盐和水，离子方程式为SO2+2OH−=SO32−+H2O；

(5)铁离子具有氧化性、二氧化硫具有还原性，可能是SO2被Fe3+氧化为SO42−；

(6)要验证假设3，硝酸铁是强酸弱碱盐，其溶液呈酸性，要证明是酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫，可以用硝酸的强碱盐溶液、少量稀硝酸，控制与硝酸铁溶液的pH相同、硝酸根离子浓度相同，然后向溶液中通入少量二氧化硫观察实验现象，其操作步骤为：

①测1.0mol/LFe(NO3)3溶液的pH

②取与Fe(NO3)3溶液中c(NO3−)相同的适量Ba(NO3)2溶液滴入试管中；

③向试管中滴加少许稀硝酸，调节pH与①相同；

④向试管中通入适量SO2气体，

通过以上一系列操作，得到的结论为：如果溶液中有白色沉淀生成就说明假设3成立，否则假设3不成立；

(7)若假设2 正确，Fe3+将SO2氧化为SO42−，自身被还原为Fe2+，而后生成的SO42−与Ba2+反应生成BaSO4，反应的相关离子方程式为：2Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO42-+4H+。