Question

4．某興趣小組研究SO₂氣體還原Fe³⁺、I₂，他們使用的藥品和裝置如圖所示：
（1）SO₂氣體與Fe³⁺反應的主要產物是Fe²⁺、SO₄^2-．（填離子符號）
（2）下列實驗方案可以用于在實驗室制取所需SO₂的是B．
A．Na₂SO₃溶液與HNO₃    B．Na₂SO₃固體與濃硫酸
C．固體硫在純氧中燃燒    D．銅與熱濃H₂SO₄
（3）裝置C的作用是吸收未反應的SO₂，防止空氣污染．
（4）如果有280mL SO₂氣體（已折算為標態）進入C裝置中，則C中50mL NaOH溶液的濃度至少為0.25mol/L才能達到目的．
（5）在上述裝置中通入過量的SO₂為了驗證A中SO₂與Fe³⁺發生了氧化還原反應，他們取A中的溶液，分成三份，并設計了如下實驗：
方案①：往第一份試液中加入KMnO₄溶液，紫紅色褪去．
方案②：往第一份試液加入KSCN溶液，不變紅，再加入新制的氯水，溶液變紅．
方案③：往第二份試液加入用稀鹽酸酸化的BaCl₂，產生白色沉淀．
上述方案不合理的是方案①，原因是過量的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色．
（6）能表明I^-的還原性弱于SO₂的現象是裝置B中溶液藍色褪去，寫出有關離子方程式：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）根據裝置A反應的離子方程式SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺進行解答；
（2）A．硝酸與亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉、NO或NO₂；
B．較強酸制較弱酸，濃硫酸不能氧化二氧化硫；
C．生成的二氧化硫混有氧氣；
D．生產的二氧化硫混有二氧化碳等雜質；
（3）二氧化硫具有刺激性氣味，污染空氣，用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，防止空氣污染；
（4）保證二氧化硫吸收充分，二氧化硫和氫氧化鈉的反應為：SO₂+NaOH=NaHSO₃，據此計算解答；
（5）二氧化硫能與高錳酸鉀發生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，Fe²⁺也使高錳酸鉀溶液褪色；
（6）二氧化硫能使含有碘的淀粉溶液褪色，說明發生了氧化還原反應，根據還原劑的還原性大于還原產物的還原性分析．

解答 解：（1）二氧化硫與鐵離子反應的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，反應中鐵離子被氧化成亞鐵離子，所以還原產物為亞鐵離子；氧化產物是SO₄^2-，
故答案為：Fe²⁺；SO₄^2-；
（1）A．硝酸具有強氧化性，硝酸與亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉、NO或NO₂，故A錯誤；
B．較強酸制較弱酸，濃硫酸不能氧化二氧化硫，因此可以用Na₂SO₃固體與濃硫酸制取二氧化硫，故B正確；
C．固體硫在純氧中燃燒生成二氧化硫，但生成的二氧化硫混有氧氣，故C錯誤；
D．碳與熱濃H₂SO₄反應生成二氧化硫、二氧化碳和水，生產的二氧化硫混有二氧化碳等雜質，故D錯誤；
故答案為：B；
（3）二氧化硫具有刺激性氣味，污染空氣，用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，防止空氣污染，
故答案為：吸收未反應的SO₂，防止空氣污染；
（4）如果有280mL即0.0125molSO₂氣體（已折算為標態）進入C裝置中，則C中，SO₂+NaOH=NaHSO₃，至少需要氫氧化鈉的物質的量是0.0125mol，濃度是$\frac{0.0125mol}{0.05L}$=0.25mol/L，故答案為：0.25；
（5）二氧化硫有還原性，高錳酸鉀有強氧化性，二氧化硫能與高錳酸鉀發生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，
Fe²⁺也使高錳酸鉀溶液褪色，
故答案為：方案①；過量的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色；
（6）二氧化硫能使含有碘的淀粉溶液褪色，說明發生了氧化還原反應，碘是氧化劑，二氧化硫是還原劑，還原劑的還原性大于還原產物的還原性，I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄其反應的離子方程式為：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-，
故本題答案為：裝置B中溶液藍色褪去；I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-．

點評 本題考查了物質性質實驗方案的設計，題目難度中等，試題涉及氧化還原反應的計算、氧化性還原性強弱比較、性質實驗方案的設計與評價等知識，側重學生分析能力和計算能力的考查，明確掌握濃硫酸的性質、二氧化硫的檢驗方法等知識為解答本題關鍵．