Question

3．（1）在t℃時，某NaOH稀溶液中，c（H⁺）=10^-amol/L，c（OH^-）=10^-bmol/L，已知a+b=13，則：
①該溫度下，水的離子積常數Kw=10^-13．
②該溫度下，100mL 0.1mol/L的稀硫酸溶液中由水電離的c（OH^-）=5×10^-13mol/L．
（2）實驗室用Na₂SO₃固體與70%的硫酸反應制取SO₂氣體時，可用NaOH溶液或Fe₂（SO₄）₃溶液吸收多余的SO₂氣體．用Fe₂（SO₄）₃溶液吸收多余的SO₂氣體，寫出SO₂與Fe₂（SO₄）₃溶液反應的離子方程式SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺
（3）用Fe₂（SO₄）₃溶液吸收SO₂氣體一段時間后，吸收液中一定存在的離子有H⁺、Fe²⁺、SO₄^2-和極少量的OH^-．某同學認為還可能存在其他離子，并提出假設進行實驗探究．
①提出合理假設：
假設1：還存在HSO₃^-、SO₃^2-；
假設2：還存在Fe³⁺；
假設3：HSO₃^-、SO₃^2-、Fe³⁺都不存在
②設計實驗方案

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量吸收液于試管中，加稀硫酸酸化，然后再滴入幾滴品紅溶液；	現象：品紅不褪色 結論：假設1不成立；
步驟2：另取少量吸收液于試管中， 滴入幾滴KSCN溶液．	現象：溶液變紅 結論：假設2成立．

Answer 1

分析 （1）①根據水的離子積常數Kw=c（H⁺）•c（OH^-）來計算；
②在酸溶液中，氫氧根全部來自于水的電離；
（2）三價鐵離子具有氧化性，二氧化硫具有還原性，二者能夠發生氧化還原反應生成亞鐵離子和硫酸；
（3）①根據反應原理：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，吸收液中一定存在的離子有H⁺、Fe²⁺、SO₄^2-和極少量的OH^-外，還可能有的離子：假設1：還存在HSO₃^-、SO₃^2-；假設2：還存在Fe³⁺；假設3：HSO₃^-、SO₃^2-、Fe³⁺都不存在；
②步驟1：滴入品紅溶液，檢驗溶液中是否有二氧化硫生成；步驟2，利用硫氰化鉀溶液檢驗鐵離子，根據結論完成反應現象．

解答 解：（1）①水的離子積常數Kw=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-a×10^-b=10^-（a+b）=10^-13，
故答案為：10^-13；
②100mL 0.1mol/L的稀硫酸溶液中c（H⁺）=0.2mol/L，在此溫度下，水的離子積故Kw=10^-13，故c（OH^-）=$\frac{K{\;}_{w}}{0.2}$=5×10^-13mol/L，而在酸溶液中，氫氧根全部來自于水的電離，故由水電離的c（OH^-）=5×10^-13mol/L，
故答案為：5×10^-13；
（2）鐵離子能夠氧化二氧化硫，SO₂與FeCl₃溶液反應的離子方程式為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（3）①根據反應原理：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，吸收液中一定存在的離子有H⁺、Fe²⁺、SO₄^2-和極少量的OH^-外，還可能有的離子：假設1：還存在HSO₃^-、SO₃^2-；假設2：還存在Fe³⁺；假設3：HSO₃^-、SO₃^2-、Fe³⁺都不存在，
故答案為：HSO₃^-、SO₃^2-、Fe³⁺都不存在；
②步驟1，取少量吸收液于試管，滴加稀硫酸酸化，然后再滴入幾滴品紅溶液，現象是品紅沒有褪色，證明了假設1是錯誤的；步驟2，利用硫氰化鉀溶液檢驗溶液中是否含有鐵離子，方法是另取少量吸收液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，現象為溶液顯示紅色，說明假設2是正確的，
故答案為：

實驗步驟	現象和結論
	品紅不褪色
步驟2：另取少量吸收液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液	溶液變紅

點評 本題屬于化學原理和實驗探究的綜合題，要根據實驗原理提出假設，再結合物質的性質加以驗證，側重于考查學生的實驗探究能力和對知識的應用能力，注意水的離子積常數的應用，題目難度中等．