Question

浙江省从2013年12月1日零时起,车用汽油升级为“国Ⅳ”标准,汽油中的硫含量下降三分之二,对二氧化硫的排放有了大大的改善,SO₂可以用Fe(NO₃)₃溶液吸收,某化学兴趣小组对SO₂和Fe(NO₃)₃溶液的反应 [0.1 mol·L^-1的Fe(NO₃)₃溶液的pH=2]做了相应探究。

探究Ⅰ:

（1）某同学进行了下列实验:取12.8 g铜片和20 mL 18 mol·L^-1的浓硫酸放在三颈瓶中共热,直至反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,同时根据所学的知识同学们认为还有较多的硫酸剩余。

①配制1.0 mol·L^-1的Fe(NO₃)₃溶液,需准确称量一定质量的Fe(NO₃)₃固体,在烧杯中溶解恢复到室温后,将溶液转移到容量瓶中,再经过洗涤、定容、摇匀可配得溶液,请回答将溶液转移至容量瓶中的操作方法_______________________                        。

②该同学设计求反应后余酸的物质的量的实验方案是测定产生气体的量。其方法有多种,请问下列方案中不可行的是        (填字母)。

A.将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重

B.将产生的气体缓缓通入足量Na₂S溶液后,测量所得沉淀的质量

C.用排饱和NaHSO₃溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)

探究Ⅱ:

（2）为排除空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应进行的操作是             。

（3）装置B中产生了白色沉淀,分析B中产生白色沉淀的原因,提出下列三种猜想:

猜想1:SO₂与Fe³⁺反应；

猜想2:在酸性条件下SO₂与 NO₃^-反应；

猜想3: 猜想3: SO₂在酸性条件下都与Fe³⁺、 NO₃^-反应；

①按猜想1,装置B中反应的离子方程式是                              。

证明该猜想1中生成的还原产物,某同学取少量溶液滴加几滴酸性高锰酸钾溶液,紫红色褪去,请分析该同学做法是否正确        (填“正确”或“不正确”),理由是                         。

②按猜想2,只需将装置B中的Fe(NO₃)₃溶液替换为等体积的下列某种溶液,在相同条件下进行实验。应选择的替换溶液是        (填序号)。

a.1.0 mol·L^-1稀硝酸

b.pH=1的FeCl₃溶液

c.6.0 mol·L^-1NaNO₃和0.2 mol·L^-1盐酸等体积混合的溶液

Answer

（1）①用玻璃棒引流，玻璃棒的底部要在容量瓶的刻度线以下且玻璃棒不能碰到容量瓶口②A

（2）打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N2，关闭弹簧夹

（3）①Ba2++SO2+2Fe3++2H2O＝BaSO4↓+4H++2Fe2+(可分步写成SO2+2Fe3++2H2O＝SO42-+4H++2Fe2+，Ba2++ SO42-＝BaSO4↓)不正确 二氧化硫也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色②c

【解析】

试题分析：（1）①将溶液转移至容量瓶中的操作方法用玻璃棒引流，玻璃棒的底部要在容量瓶的刻度线以下且玻璃棒不能碰到容量瓶口。

②A、由于生成的SO2气体中还含有水蒸气，而水蒸气也能被碱石灰吸收，所以不能通过称量碱石灰反应前后的质量计算SO2的质量，A错误；B、SO2具有氧化性，能把硫化钠氧化为单质S，所以通过称量测定的质量可以确定SO2的质量，B正确；C、SO2易溶水，但SO2不能溶解在饱和的亚硫酸氢钠溶液中，所以可以用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积，C正确，答案选A。

（2）要排除空气参与反应，可在反应之前先通入氮气一段时间，将装置中的空气排出。即正确的操作是打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N2，关闭弹簧夹。

（3）根据猜想1和2可知，猜想3应该是SO2和Fe3＋、酸性条件下NO3-都反应。

①铁离子具有氧化性，能把SO2氧化生成硫酸，进而生成硫酸钡白色沉淀，反应的离子方程式是Ba2＋＋SO2＋2 Fe3＋＋2H2O＝BaSO4↓＋4H＋＋2Fe2＋。由于二氧化硫也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以该同学的做法是错误的。

②要验证猜想2正确，则需要排除阳离子铁离子的干扰，因此只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为6.0 mol/L NaNO3和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液，答案选c。

考点：考查浓硫酸、SO2、硝酸和铁离子的性质；物质的检验；实验条件的控制以及实验方案的设计等