Question

2．某�；瘜W(xué)興趣小組探究SO₂與FeCl₃溶液的反應(yīng)，所用裝置如圖所示（夾持儀器已略去）．
（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先檢查裝置的氣密性；實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的尾氣應(yīng)通入NaOH溶液進(jìn)行處理．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要配制100mL l mo1•L^-1FeCl₃溶液，所需要的玻璃儀器有：燒杯、量筒、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管；實(shí)際配制過(guò)程中，常先將FeCl₃固體完全溶于適量稀鹽酸中，再加水稀釋，此特殊操作的目的是抑制FeCl₃水解．
（3）該小組同學(xué)向5mL l mo1•L^-1FeCl₃溶液中通入足量的SO₂，溶液最終呈淺綠色，寫出其反應(yīng)的離子方程式2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．再打開(kāi)分液漏斗活塞，逐滴加入煮沸冷卻后的NaOH稀溶液，則試管B中產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是先無(wú)現(xiàn)象，后生成白色絮狀沉淀．
（4）該小組同學(xué)在（3）中實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)闇\綠色需要較長(zhǎng)時(shí)間，在此期間同學(xué)們觀察到的現(xiàn)象是溶液由棕黃色變成紅棕色，沒(méi)有觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)，最終溶液呈淺綠色．
【查閱資料】Fe（HSO₃）²⁺在溶液中呈紅棕色且具有較強(qiáng)的還原性，能被Fe³⁺氧化為SO₄^2-．則Fe（HSO₃）²⁺與Fe³⁺在溶液中反應(yīng)的離子方程式是Fe（HSO₃）²⁺+Fe³⁺+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺．
（5）若實(shí)驗(yàn)中用5mL一定濃度的濃H₂SO₄與適量Cu片充分反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)得產(chǎn)生SO₂的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為672mL，向已冷卻的A試管溶液中加入4mo1•L^-1的NaOH溶液30mL時(shí)，恰好使Cu²⁺完全沉淀．則所用濃H₂SO₄濃度為18mo1•L^-1．（忽略過(guò)程中溶液的體積變化）

Answer 1

分析 （1）制取氣體的反應(yīng)裝置，實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)檢查裝置的氣密性；二氧化硫尾氣用NaOH溶液吸收；
（2）據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液需要的儀器分析；三價(jià)鐵離子為弱堿陽(yáng)離子，部分水解生成氫氧化鐵；
（3）向5mLlmo1•L^-1FeCl₃溶液中通入足量的SO₂，SO₂與FeCl₃的發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸亞鐵和鹽酸；
反應(yīng)后溶液顯酸性，再加入NaOH稀溶液，先發(fā)生中和反應(yīng)，然后再反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，生成二氧化硫排盡空氣，氫氧化亞鐵不被氧化為氫氧化鐵；
（4）Fe（HSO₃）²⁺被Fe³⁺氧化為SO₄^2-，F(xiàn)e³⁺被還原為Fe²⁺，根據(jù)氧化還原電子得失配平；
（5）SO₂的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為672mL，物質(zhì)的量為$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，根據(jù)電子得失守恒：n（Cu）×2=n（SO₂）×2，則n（Cu²⁺）=0.03mol，完全沉淀Cu²⁺需
要NaOH的物質(zhì)的量為0.06mol，Cu²⁺為0.03mol，即CuSO₄為0.03mol，而A試管溶液中加入4mo1•L^-1的NaOH溶液30mL，即n（NaOH）=0.12mol，說(shuō)明反應(yīng)后H₂SO₄過(guò)量，過(guò)量的H₂SO₄為0.03mol，根據(jù)硫守恒可知5mL一定濃度的濃H₂SO₄中含有H₂SO₄共0.09mol，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$來(lái)解答．

解答 解：（1）制取氣體的反應(yīng)裝置，制取之前應(yīng)檢查裝置的氣密性；二氧化硫尾氣用NaOH溶液吸收；
故答案為：氣密性；NaOH；
（2）配制100mL1mol/L FeCl₃溶液，所需要的玻璃儀器有：燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管、100mL的容量瓶；三價(jià)鐵離子為弱堿陽(yáng)離子，部分水解生成氫氧化鐵，所以制取的氯化鐵中含有雜質(zhì)氫氧化鐵，依據(jù)鹽類水解平衡移動(dòng)原理，加入鹽酸可以抑制氯化鐵的水解；
故答案為：膠頭滴管、100mL的容量瓶；抑制氯化鐵水解；
（3）SO₂與FeCl₃的發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸亞鐵和鹽酸，離子反應(yīng)為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺；
溶液顯酸性，再加入NaOH稀溶液，先發(fā)生中和反應(yīng)，然后再反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，生成二氧化硫排盡空氣，氫氧化亞鐵不被氧化為氫氧化鐵；
現(xiàn)象為：開(kāi)始無(wú)現(xiàn)象，然后產(chǎn)生白色沉淀，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺；開(kāi)始無(wú)現(xiàn)象，然后產(chǎn)生白色沉淀；
（4）Fe（HSO₃）²⁺被Fe³⁺氧化為SO₄^2-，F(xiàn)e³⁺被還原為Fe²⁺，反應(yīng)離子方程式為：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
故答案為：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
（5）SO₂的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為672mL，物質(zhì)的量為$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，根據(jù)電子得失守恒：n（Cu）×2=n（SO₂）×2，則n（Cu²⁺）=0.03mol，完全沉淀Cu²⁺需
要NaOH的物質(zhì)的量為0.06mol，Cu²⁺為0.03mol，即CuSO₄為0.03mol，而A試管溶液中加入4mo1•L^-1的NaOH溶液30mL，即n（NaOH）=0.12mol，說(shuō)明反應(yīng)后H₂SO₄過(guò)量，過(guò)量的H₂SO₄為0.03mol，根據(jù)硫守恒可知5mL一定濃度的濃H₂SO₄中含有H₂SO₄共0.09mol，其物質(zhì)的量濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.09mol}{0.005L}$=18 mo1•L^-1；
故答案為：18 mo1•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題為SO₂的性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)，涉及裝置氣密性的檢驗(yàn)，溶液配制、物質(zhì)的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)原理的運(yùn)用，題目難度中等．