Question

10．某研究小組探究：
I．銅片和濃硫酸的反應（夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）
Ⅱ．SO₂ 和 Fe（ NO₃）3 溶液的反應[1.0mol/L 的 Fe（N0₃）₃ 溶液的 pH=1]請回答下列有關問題：
探究I
（l）某同學進行了下列實驗：取12.8g銅片和20mL 18mol•L^-1的濃硫酸放在三頸瓶中共熱，直至反應完畢，最后發現燒瓶中還有銅片剩余，同時根據所學的知識同學們認為還有較多的硫酸剩余．
①裝置A中反應的化學方程式是Cu+2H₂S0₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuS0₄+SO₂↑+2H₂O
②該同學設計求余酸濃度的實驗方案是測定產生氣體的量．其方法有多種，請問下列方案中不可行的是AC （填字母）．
A．將產生的氣體緩緩通過預先稱量的盛有堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱量
B．將產生的氣體緩緩通入酸性髙錳酸鉀溶液，再加入足量BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
C．用排水法測定其產生氣體的體積（折算成標準狀況）
D．用排飽和NaHSO₃溶液的方法測定其產生氣體的體積（折算成標準狀況）
探究Ⅱ
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應進行的操作是打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關閉彈簧夾．
（3）裝置B中產生了白色沉淀，分析B中產生白色沉淀的原因，提出下列三種猜想：
猜想1：SO₂與Fe³⁺反應；猜想2：在酸性條件下SO₂與N0₃^?反應；猜想3：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應；
①按猜想1，裝置B中反應的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺，證明該猜想應進一步確認生成的新物質，其實驗操作及現象是取少量B中溶液于試管中，加入少量鐵氰化鉀[K₃Fe（CN）₆]溶液產生藍色沉淀，則溶液中有Fe²⁺．
②按猜想2，只需將裝置B中的Fe（NO₃）₃溶液替換為等體積的下列某種溶液，在相同條件下 進行實驗．應選擇的替換溶液是c （填序號）．
a．0.1mol•L^-1 NaNO₃  b.1.5mol•L^-1Fe（NO₃）₂   c.6.0mol•L^-1 NaNO₃和HCl等體積混合的溶液．

Answer 1

分析 （1）①加熱條件下，Cu和濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②測定SO₂的量必須做到不能在測量時損耗，便于測定分析，堿石灰能吸收二氧化硫和水，二氧化硫易溶于水；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應先通入氮氣，將空氣排出；
（3）Fe³⁺和酸性條件下NO₃^-兩種離子都氧化二氧化硫，可根據反應產物進行判斷；
①按猜想1，裝置B中反應的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺，可通過檢驗是否有Fe²⁺生成的方法判斷；
②根據硝酸根離子守恒的方法分析解答．

解答 解：（1）①裝置A中反應的化學方程式是Cu+2H₂S0₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuS0₄+SO₂↑+2H₂O，故答案為：Cu+2H₂S0₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuS0₄+SO₂↑+2H₂O；
②A．將裝置產生的氣體緩緩通過預先稱量過盛有堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱量，由于氣體中含有水蒸氣，堿石灰會吸收二氧化硫和水蒸氣，稱量后計算不準確，故A錯誤；
B．二氧化硫具有還原性，與酸性髙錳酸鉀溶液發生氧化還原生成硫酸鹽，再加入足量BaCl₂溶液，可通過測量所得沉淀的質量進行二氧化硫的氣體體積測定，故B正確；
C．二氧化硫易溶于水，計算不準確，故C錯誤；
D．用排飽和NaHSO₃溶液的方法測出裝置A產生氣體的體積，二氧化硫在飽和NaHSO₃溶液中的溶解度降低，可以用排水量氣方法進行二氧化硫的氣體體積測定，故D正確；
故答案為：AC；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應先通入氮氣，將空氣排出，操作為打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關閉彈簧夾，
故答案為：打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關閉彈簧夾；
（3）猜想3：兩種離子都氧化二氧化硫，即SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應，故答案為：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應；
①按猜想1，裝置B中反應的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺，可通過檢驗是否有Fe²⁺生成的方法判斷，具體做法為取少量B中溶液于試管中，加入少量鐵氰化鉀[K₃Fe（CN）₆]溶液產生藍色沉淀，則溶液中有Fe²⁺，猜想1合理，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺；取少量B中溶液于試管中，加入少量鐵氰化鉀[K₃Fe（CN）₆]溶液產生藍色沉淀，則溶液中有Fe²⁺；
②按猜想2，在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應，實驗中c（NO₃^-）=3mol/L，則可用6.0mol•L^-1NaNO₃和0.2mol•L^-1鹽酸等體積混合的溶液代替，但b中亞鐵離子具還原性，而猜想2是酸性條件下SO₂與N0₃^?反應，干擾該猜想的驗證，故選c．

點評 本題考查物質的性質實驗探究，題目難度中等，注意把握物質的性質，為解答該題的關鍵，學習中注意相關知識的積累．