Question

某校化学兴趣小组探究SO₂与FeCl₃溶液的反应，装置如下图所示。

已知：

i．Fe(HSO₃)²⁺离子为红棕色，它可以将Fe³⁺还原为Fe²⁺。

ii．生成Fe(HSO₃)²⁺离子的反应为：Fe³⁺ +HSO⇌Fe(HSO₃)²⁺  。

步骤一：实验准备：

如上图连接装置，并配制100mL 1.0 mol·L^-1 FeCl₃溶液(未用盐酸酸化)，测其pH约为1，取少量装入试管D 中。

(1)配制100mL1.0 mol·L^-1 FeCl₃溶液用到的主要玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、胶头滴管和______，装置C的作用为：________________。

(2)用离子方程式解释1.0 mol·L^-1 FeCl₃溶液(未用盐酸酸化)pH=1的原因：________

步骤二：预测实验

(3)该小组同学预测SO₂与FeCl₃溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。

该小组同学预测的理论依据为：________________

步骤三：动手实验

(4)当SO₂通入到FeCl₃溶液至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，将混合液放置12小时，溶液才变成浅绿色。

①SO₂与FeCl₃溶液反应生成了Fe(HSO₃)²⁺离子的实验证据为：__________。证明浅绿色溶液中含有Fe²⁺的实验操作为：_____________ 。

②为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了如下实验。

实验I	往5mL1mol·L^-1 FeCl3溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。微热3 min，溶液颜色变为浅绿色。
实验II	往5mL重新配制的1mol·L^-1 FeCl3溶液(用浓盐酸酸化)中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色。

综合上述实验探究过程，得出的结论为：____________。

步骤四：反思实验：

(5)在制备SO₂的过程中，同学们发现，使用70%的硫酸比用98%的浓硫酸反应速率快，分析其中的原因是_________。

Answer

100mL容量瓶 安全瓶 防倒吸 Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋ SO2有强还原性，FeCl3有强氧化性，发生氧化还原反应生成Fe2+或SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋ 溶液变成红棕色 向反应后的溶液中加入铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液 加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间 反应本质是H+与SO反应，70%的硫酸中含水较多，c(H+)和c(SO)都较大，生成SO2速率更快

【解析】

探究SO2与FeCl3溶液的反应，根据图示，B中亚硫酸钠与硫酸反应放出二氧化硫，二氧化硫易溶于水，为了防止倒吸，需要安装安全瓶，将生成的二氧化硫通入FeCl3溶液中反应，通过观察现象进行实验。在解答时要结合题目所给信息和化学反应原理分析解答。

(1) 配制溶液的步骤有称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般用托盘天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解，冷却后转移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的仪器为天平、药匙、量筒、烧杯、100mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管，其中玻璃仪器有量筒、烧杯、100mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管，缺少的仪器：100mL容量瓶；装置C为安全瓶，防止D中溶液倒吸入B中，故答案为：100mL 容量瓶；安全瓶，防止倒吸；

(2) FeCl3为强酸弱碱盐，水解后溶液显酸性，Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋，故答案为：Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋；

(3) SO2具有还原性，能够与FeCl3溶液发生氧化还原反应生成亚铁离子，SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋，因此反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色，故答案为：SO2有强还原性，FeCl3有强氧化性，发生氧化还原反应生成Fe2+(或SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋)；

(4)①Fe(HSO3)2+离子为红棕色，当SO2通入到FeCl3溶液至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，说明反应生成了Fe(HSO3)2+离子；Fe(HSO3)2+离子为红棕色，它可以将Fe3+还原为Fe2+，证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为向反应后的溶液中加入铁氰化钾溶液{K3[Fe(CN)6]}，生成蓝色沉淀，故答案为：溶液变成红棕色；向反应后的溶液中加入铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液；

②根据实验I，将溶液微热3 min，溶液颜色变为浅绿色，根据实验II，向溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色，几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色，说明加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间，故答案为：加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间；

(5)亚硫酸钠与硫酸反应放出二氧化硫的本质是H+与SO反应，98%的浓硫酸中H2SO4电离的很少，而70%的硫酸中含水较多，H2SO4几乎完全电离，导致c(H+)和c(SO)都较大，生成SO2速率更快，故答案为：反应本质是H+与SO反应，70%的硫酸中含水较多，c(H+)和c(SO)都较大，生成SO2速率更快。