Question

兴趣小组探究SO₂气体还原Fe³⁺、I₂，它们使用的药品和装置如图所示：

（1）SO₂气体和Fe³⁺反应的氧化产物、还原产物分别是________、________

（2）下列实验方案适用于在实验室制取所需SO₂的是________。

A．Na₂SO₃溶液与HNO₃           B．Na₂SO₃固体与浓硫酸

C．固体硫在纯氧中燃烧           D．铜与浓H₂SO₄共热

（3）装置C的作用是__________________________________________________。

（4）装置B中反应的离子方程式_________________________________________________。

（5）在上述装置中通入过量的SO₂，为了验证A中SO₂与Fe³⁺发生了氧化还原反应，他们取A中的溶液，分成三份，并设计了如下实验：

方案①：往第一份试液中加入酸性KMnO₄溶液，紫红色褪去。

方案②：往第二份试液中加入NaOH溶液，产生白色沉淀，并迅速转为灰绿，最后呈红褐色。

方案③：往第三份试液中加入用稀盐酸酸化的BaCl₂，产生白色沉淀。

上述方案不合理的是方案_____，原因是__________________________________________________

Answer

SO42－ Fe2+ BD 吸收多余的二氧化硫，防止污染空气 SO2 + I2 +2H2O = 4H+ +SO42- +2I- ① SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色

【解析】

二氧化硫与碘、Fe3+发生氧化还原反应，方程式分别为SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，2Fe3++SO2+2H2O =2Fe2++SO42-+4H+，由于二氧化硫具有毒性，所以用氢氧化钠溶液进行尾气处理。实验室制备气体要求操作简便安全，产物单一或易于提纯。

（1）根据氧化还原反应原理，二氧化硫中的硫元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，故SO2气体和Fe3+反应的氧化产物是SO42－，F e3+被还原为Fe2+，还原产物是Fe2+；

（2）A．Na2SO3具有还原性，硝酸具有氧化性，Na2SO3与HNO3反应生成Na2SO4、NO和水，不能制备SO2；

B．Na2SO3固体与浓硫酸，利用浓硫酸的酸性，强酸制弱酸Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O，产物单一，符合题意；

C．固体硫在纯氧中燃烧，产生二氧化硫，但是纯氧量无法控制，不用于实验室制备SO2；

D．铜与浓H2SO4共热，实验室制取二氧化硫的常用反应，Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O，产物单一，符合题意。

综上所述，采用BD进行SO2的实验室制备。

（3）二氧化硫具有毒性，氢氧化钠与SO2发生反应，保护环境。装置C的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染空气；

（4）装置B中反应的离子方程式SO2 + I2 +2H2O = 4H+ +SO42- +2I-；

（5）A中的溶液，理论上包括溶于水的部分二氧化硫，反应产生的亚铁离子和硫酸根离子，同时溶液显酸性。方案①：往第一份试液中加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪去，说明溶液中存在能与MnO4-反应的物质，亚铁离子和二氧化硫都能将KMnO4还原，故不能确定是否发生了反应；方案②往第二份试液中加入NaOH溶液，产生白色沉淀，并迅速转为灰绿，最后呈红褐色，说明产生了氢氧化亚铁，在空气中迅速被氧化为红褐色氢氧化铁沉淀，说明A中含有亚铁离子，能说明二氧化硫与Fe3+发生了氧化还原反应；方案③往第三份试液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2，产生白色沉淀，白色沉淀为硫酸钡，说明溶液中有SO42-，二氧化硫被氧化，能说明二氧化硫与Fe3+发生了氧化还原反应。综上所述，上述方案不合理的是方案①，原因是SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色。