Question

19．某�；瘜W(xué)興趣小組利用如圖裝置探究SO₂的性質(zhì)（夾持儀器已略去）．

   （1）甲同學(xué)欲配制100mL 1mol/LFeCl₃   溶液，所需要的玻璃儀器有：燒杯、量簡(jiǎn)、玻璃棒、膠頭滴管、100mL的容量瓶
（2）如圖裝置I，產(chǎn)生SO₂的化學(xué)反應(yīng)方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．乙同學(xué)向5mL 1mol/LFeCl₃ 溶液中通入足量的SO₂，預(yù)測(cè)的現(xiàn)象是溶液將會(huì)很快呈淺綠色，再打開(kāi)分
液漏斗活塞，滴人NaOH溶液，可觀(guān)察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是開(kāi)始無(wú)現(xiàn)象，然后產(chǎn)生白色沉淀
實(shí)驗(yàn)時(shí)觀(guān)察到的實(shí)際現(xiàn)象是溶液由棕黃色變成紅棕色，用激光筆照射溶液觀(guān)察不到丁達(dá)爾現(xiàn)象，將混合溶液放置24小時(shí)，最終發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)闇\綠色．
【査閱資料】[Fe（HSO₃）]²⁺呈紅棕色且具有較強(qiáng)的還原性．生成[Fe（HSO₃）]²⁺ 的反應(yīng)為可逆反應(yīng)．
  寫(xiě)出】[Fe（HSO₃）]²⁺與Fe³⁺在溶液中反應(yīng)的離子方程式Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
（3）丙同學(xué)向乙同學(xué)在滴人NaOH溶液前的溶液中加入Ba（NO₃）₂ 溶液，出現(xiàn)白色沉淀，以證明乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后生成了SO₄^2-．該做法不合理，理由是硝酸可以將溶解的SO₂氧化為H₂SO₄，干擾試驗(yàn)
（4）丁同學(xué)為探究如何縮短紅棕色變?yōu)闇\綠色的時(shí)間，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

步驟①	在5mL1mol/LFeCl3溶液中通入SO2氣體，溶液立即變?yōu)榧t棕色，微熱在較短時(shí)間內(nèi)溶液顏色變?yōu)闇\綠色
步驟②	往5mL重新配制的5mL1mol/LFeCl3溶液（用濃鹽酸酸化）中通入SO2氣體，溶液立即變?yōu)榧t棕色較短時(shí)間內(nèi)溶液顏色變?yōu)闇\綠色

綜合上述探究過(guò)程，可以獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是升高溫度、提高FeCl₃溶液的酸性會(huì)加快反應(yīng)速率，縮短淺綠色出現(xiàn)的時(shí)間
（5）戊同學(xué)測(cè)定實(shí)驗(yàn)之后室內(nèi)空氣中的含量．用注射器對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣進(jìn)行取樣，并向如圖裝置II中共注入VmL（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積）的空氣，充分反應(yīng)（設(shè)溶液體積不變） 先后三次取反應(yīng)后的溶液于錐形瓶中，每次取用，加適量蒸餾水稀釋后，用0.2000mol/L H₂C₂O₄標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，平均每次耗用LH₂C₂O₄ 標(biāo)準(zhǔn)溶15.50mL 計(jì)算該空氣中SO₂ 的體積分?jǐn)?shù)（用含V的代數(shù)式表示）$\frac{280}{V}$．

Answer 1

分析 （1）據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液需要的儀器分析；
（2）Cu與濃硫酸的反應(yīng)制備二氧化硫；FeCl₃溶液中通人足量的SO₂，溶液最終呈淺綠色，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；
Fe（HSO₃）²⁺離子可以將Fe³⁺還原為Fe²⁺，根據(jù)氧化還原反應(yīng)特征書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（3）丙同學(xué)向乙同學(xué)在滴人NaOH溶液前的溶液中加入Ba（NO₃）₂ 溶液，而硝酸具有強(qiáng)氧化性；
（4）綜合上述實(shí)驗(yàn)分析，升高溫度、提高FeCl₃溶液的酸性會(huì)加快反應(yīng)速率，縮短淺綠色出現(xiàn)的時(shí)間；
（5）根據(jù)化合價(jià)變化找出二氧化硫與高錳酸鉀和H₂C₂O₄與高錳酸鉀的反應(yīng)關(guān)系式，然后根據(jù)高錳酸鉀的物質(zhì)的量計(jì)算出VmL空氣中含有的二氧化硫的體積，然后計(jì)算出空氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）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，
故答案為：膠頭滴管、100mL的容量瓶；
（2）Cu與濃硫酸反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；FeCl₃溶液中通人足量的SO₂，溶液最終呈淺綠色，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：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；開(kāi)始無(wú)現(xiàn)象，然后產(chǎn)生白色沉淀；
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⁺；
（3）丙同學(xué)向乙同學(xué)在滴人NaOH溶液前的溶液中加入Ba（NO₃）₂ 溶液，而硝酸具有強(qiáng)氧化性，則硝酸可以將溶解的SO₂氧化為 H₂SO₄，干擾試驗(yàn)，
故答案為：硝酸可以將溶解的SO₂氧化為 H₂SO₄，干擾試驗(yàn)；
（4）由步驟①可知，升高溫度，反應(yīng)速率加快，由步驟②可知提高FeCl₃溶液的酸性會(huì)加快反應(yīng)速率，
故答案為：升高溫度、提高FeCl₃溶液的酸性會(huì)加快反應(yīng)速率，縮短淺綠色出現(xiàn)的時(shí)間；
（5）根據(jù)化合價(jià)變化得出二氧化硫與高錳酸鉀和H₂C₂O₄與高錳酸鉀的關(guān)系式：2MnO₄^-～5SO₂，2MnO₄^-～5H₂C₂O₄高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.1250mol/L×0.05L=6.25×10^-3mol，H₂C₂O₄的物質(zhì)的量為：0.2000mol/L×0.0155L=3.1×10^-3mol根據(jù)反應(yīng)可知，空氣中含有二氧化硫的物質(zhì)的量為：6.25×10^-3mol×$\frac{5}{2}$-3.1×10^-3mol=1.2525×10^-2mol，標(biāo)況下該二氧化硫的體積為：22.4L/mol×1.2525×10^-2mol=0.28L=280mL，
則該空氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{280mL}{VmL}$=$\frac{280}{V}$
故答案為：$\frac{280}{V}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)原理的探究實(shí)驗(yàn)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)信息的獲取與遷移運(yùn)用能力，注意掌握鐵離子、亞鐵離子檢驗(yàn)方法，題目難度中等．