Question

1．某�；瘜W興趣小組探究SO₂與FeCl₃溶液的反應，所用裝置如圖所示（夾持儀器已略去）．
（1）實驗前，應先檢查裝置的氣密性；實驗中產生的尾氣應通入NaOH溶液進行處理．
（2）實驗過程中需要配制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；實際配制過程中，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，寫出其反應的離子方程式2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．再打開分液漏斗活塞，逐滴加入煮沸冷卻后的NaOH稀溶液，則試管B中產生的實驗現象是先無現象，后生成白色絮狀沉淀．
（4）該小組同學在（3）中實驗時，發現溶液變為淺綠色需要較長時間，在此期間同學們觀察到的現象是溶液由棕黃色變成紅棕色，沒有觀察到丁達爾效應，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的還原性，能被Fe³⁺氧化為SO₄^2-．則Fe（HSO₃）²⁺與Fe³⁺在溶液中反應的離子方程式是Fe（HSO₃）²⁺+Fe³⁺+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺．
（5）若實驗中用5mL一定濃度的濃H₂SO₄與適量Cu片充分反應，實驗結束后，測得產生SO₂的體積在標準狀況下為672mL，向已冷卻的A試管溶液中加入4mo1•L^-1的NaOH溶液30mL時，恰好使Cu²⁺完全沉淀．則所用濃H₂SO₄濃度為18mo1•L^-1．（忽略過程中溶液的體積變化）

Answer 1

分析 （1）制取氣體的反應裝置，實驗之前應檢查裝置的氣密性；二氧化硫尾氣用NaOH溶液吸收；
（2）據配制一定物質的量濃度的溶液需要的儀器分析；三價鐵離子為弱堿陽離子，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的發生氧化還原反應，生成硫酸亞鐵和鹽酸；
反應后溶液顯酸性，再加入NaOH稀溶液，先發生中和反應，然后再反應生成氫氧化亞鐵，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-，Fe³⁺被還原為Fe²⁺，根據氧化還原電子得失配平；
（5）SO₂的體積在標準狀況下為672mL，物質的量為$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，根據電子得失守恒：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，說明反應后H₂SO₄過量，過量的H₂SO₄為0.03mol，根據硫守恒可知5mL一定濃度的濃H₂SO₄中含有H₂SO₄共0.09mol，最后根據c=$\frac{n}{V}$來解答．

解答 解：（1）制取氣體的反應裝置，制取之前應檢查裝置的氣密性；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；三價鐵離子為弱堿陽離子，部分水解生成氫氧化鐵，所以制取的氯化鐵中含有雜質氫氧化鐵，依據鹽類水解平衡移動原理，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的發生氧化還原反應，生成硫酸亞鐵和鹽酸，離子反應為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺；
溶液顯酸性，再加入NaOH稀溶液，先發生中和反應，然后再反應生成氫氧化亞鐵，生成二氧化硫排盡空氣，氫氧化亞鐵不被氧化為氫氧化鐵；
現象為：開始無現象，然后產生白色沉淀，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺；開始無現象，然后產生白色沉淀；
（4）Fe（HSO₃）²⁺被Fe³⁺氧化為SO₄^2-，Fe³⁺被還原為Fe²⁺，反應離子方程式為：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
故答案為：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
（5）SO₂的體積在標準狀況下為672mL，物質的量為$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，根據電子得失守恒：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，說明反應后H₂SO₄過量，過量的H₂SO₄為0.03mol，根據硫守恒可知5mL一定濃度的濃H₂SO₄中含有H₂SO₄共0.09mol，其物質的量濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.09mol}{0.005L}$=18 mo1•L^-1；
故答案為：18 mo1•L^-1．

點評 本題為SO₂的性質探究實驗，涉及裝置氣密性的檢驗，溶液配制、物質的性質、氧化還原反應原理的運用，題目難度中等．