Question

2．某研究小組利用如圖裝置探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液的反應(yīng)原理．已知：0.4mol/L的Fe（NO₃）₃溶液的pH=l．

請按要求回答下列問題：
（1）檢驗裝置A氣密性的操作方法：在B中加入適量水，連接好裝置A、B，關(guān)閉彈簧夾及分液漏斗的活塞，將B中導(dǎo)氣管深入到B的水液面以下，手握燒瓶，若B導(dǎo)管中有氣泡冒出，松開手，B中有液柱回流，則氣密性好．
裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應(yīng)進行的操作是打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關(guān)閉彈簧夾．
（3）在C處虛線框內(nèi)畫出尾氣吸收的裝置圖（標注試劑）．
（4）裝置B中產(chǎn)生了白色沉淀，其成分是BaSO₄，說明SO₂具有還原性．
（5）猜想B中產(chǎn)生白色沉淀的原因：
猜想1．SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)；
猜想2：由于SO₂與Fe³⁺反應(yīng)；
猜想3：由于在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應(yīng)．
①若猜想2成立，裝置B中依次可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．
②為驗證猜想3成立，可在相同條件下進行實驗，將裝置B中的Fe（NO₃）₃溶液替換為下列試劑是（填序號）C．
a．5mL 2.4mol/L稀硝酸
b．5mL 0.8mol/L FeCl₃溶液
c．2.5mL 0.4mol/L鹽酸和2.5mL 4.8mol/L NaNO₃溶液．

Answer 1

分析 （1）裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強時產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；裝置A中亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和硫酸鈉；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應(yīng)先通入氮氣，將空氣排出；
（3）尾氣主要為二氧化硫，所以C處虛線框內(nèi)畫出尾氣吸收的裝置中試劑需選擇堿性溶液，同時需有防倒吸的裝置；
（4）二氧化硫具有還原性，可與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子，進而生成硫酸鋇沉淀；
（5）Fe³⁺和Fe²⁺都具有氧化性，都可與二氧化硫反應(yīng)，可根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物進行判斷，裝置B中的Fe（NO₃）₃溶液替換需硝酸根離子濃度相同、溶液的PH相同．

解答 解：（1）裝置氣密性的檢查一般常用加熱法，依據(jù)的原理是：通過加熱（用酒精燈或熱毛巾或體溫）密閉容器，使其中的氣體受熱膨脹，壓強變大，導(dǎo)致放入水中的導(dǎo)管口有氣泡冒出（導(dǎo)管應(yīng)先放入水中），移開熱源后，由于裝置中的氣體遇冷收縮、壓強變小，又會在導(dǎo)管里形成一段水柱，檢驗裝置A氣密性的操作方法：在B中加入適量水，連接好裝置A、B，
關(guān)閉彈簧夾及分液漏斗的活塞，將B中導(dǎo)氣管深入到B的水液面以下，手握燒瓶，若B導(dǎo)管中有氣泡冒出，松開手，B中有液柱回流，裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na₂SO₃+H₂S0₄（濃）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：關(guān)閉彈簧夾及分液漏斗的活塞，將B中導(dǎo)氣管深入到B的水液面以下，手握燒瓶，若B導(dǎo)管中有氣泡冒出，松開手，B中有液柱回流；Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應(yīng)先通入氮氣，將空氣排出，操作為打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關(guān)閉彈簧夾，
故答案為：打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關(guān)閉彈簧夾；
（3）尾氣的主要成分為二氧化硫，通常用氫氧化鈉溶液吸收，為防止倒吸，需用倒扣的漏斗，所以裝置如圖：，
故答案為：
；


（4）二氧化硫具有還原性，可與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子，進而生成硫酸鋇沉淀，
故答案為：BaSO₄；還原性；
（5）兩種離子都氧化二氧化硫，即SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)；
故答案為：猜想1：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)；
①按觀點2，裝置B中反應(yīng)的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，可通過檢驗是否有Fe²⁺生成的方法判斷，具體做法為取少量B中溶液于試管中，加入少量鐵氰化鉀[K₃Fe（CN）₆]溶液產(chǎn)生藍色沉淀，則溶液中有Fe²⁺，觀點2合理，也可根據(jù)生成白色沉淀判斷，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；
②按觀點3，在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應(yīng)，實驗中c（NO₃^-）=1.2mol/L，pH=l，則可用2.5mL 0.4mol/L鹽酸和2.5mL 4.8mol/L NaNO₃溶液代替，
故答案為：c．

點評 本題探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液的反應(yīng)原理實驗，題目難度中等，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)為解答該題的關(guān)鍵，學(xué)習(xí)中注意相關(guān)知識的積累，培養(yǎng)了學(xué)生靈活運用知識的能力．