Question

13．某研究小組探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液的反應(yīng)，其反應(yīng)裝置如圖所示：

已知：l．0mol•L^-1的Fe（NO₃）₃溶液的pH=l，請回答下列問題：
（1）裝置A中反應(yīng)的化學方程式是Na₂SO₃+H₂S0₄（濃）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O．
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前進行的操作是關(guān)閉分液漏斗活塞，打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關(guān)閉彈簧夾．
（3）裝置B中產(chǎn)生了白色沉淀，其成分是BaS0₄，說明SO₂具有還原性．
分析B中產(chǎn)生白色沉淀的原因：
猜想1：SO₂與Fe³⁺反應(yīng)；
猜想2：在酸性條件下SO₂與NO${\;}_{3}^{-}$反應(yīng)；
猜想3：…
（4）甲同學從裝置B中取出適量反應(yīng)后的溶液，能使KMnO₄溶液褪色．
【得出結(jié)論】：猜想1成立．其結(jié)論正確嗎？否（填是或否）．
若不正確，理由是可能SO₂過量，溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色（正確無需回答）．
（5）乙同學設(shè)計實驗驗證猜想2，請幫他完成下表中內(nèi)容（提示：NO${\;}_{3}^{-}$在不同條件下的還原產(chǎn)物較復(fù)雜，有時難以觀察到氣體產(chǎn)生．除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有：NaNO₃固體和鹽酸等．）

實驗步驟（不要求寫具體操作過程）	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
①用NaNO3和鹽酸配成pH=1， C（NO3-）=3mol•L-1的溶液，并替換裝置B中的Fe（NO3）3溶液． ②打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N2，關(guān)閉彈簧夾．再打開分液漏斗活塞，向三頸燒瓶中滴加濃硫酸．	若裝置B中有白色沉淀生成，猜想2成立．否則，猜想2不成立．

（6）在實際操作中，當SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液時觀察到的現(xiàn)象；溶液由黃色變?yōu)闇\綠色，接著又變?yōu)辄S色，請用相關(guān)離子方程式表示其過程SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺、3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和硫酸鈉；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應(yīng)先通入氮氣，將空氣排出；
（3）二氧化硫具有還原性，可與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子，進而生成硫酸鋇沉淀；
（4）溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色；
（5）若證明在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應(yīng)，可配制成酸性溶液，并替換裝置B中的硝酸鐵溶液，看是否有白色沉淀生成；
（6）將SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液中，溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子和硫酸根離子；立即又變?yōu)樽攸S色，發(fā)生亞鐵離子與硝酸根離子的氧化還原反應(yīng)，生成鐵離子．

解答 解：（1）裝置A中反應(yīng)的化學方程式是Na₂SO₃+H₂S0₄（濃）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O，故答案為：Na₂SO₃+H₂S0₄（濃）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O；
（2）為排除空氣對實驗的干擾，滴加濃硫酸之前應(yīng)先通入氮氣，將空氣排出，操作為關(guān)閉分液漏斗活塞，打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關(guān)閉彈簧夾，
故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞，打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關(guān)閉彈簧夾；
（3）二氧化硫具有還原性，可與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子，進而生成硫酸鋇沉淀，故答案為：BaS0₄；還原；
（4）若SO₂過量，溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色，故其結(jié)論錯誤，故答案為：否，可能SO₂過量，溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色；
（5）若證明在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應(yīng)，可配制成酸性溶液，①用NaNO₃和鹽酸配成pH=1，C（NO₃^-）=3 mol•L^-1的溶液，并替換裝置B中的Fe（NO₃）₃溶液，②打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N₂，關(guān)閉彈簧夾．打開分液漏斗活塞，向三頸燒瓶中滴加濃硫酸看是否有白色沉淀生成，若裝置B中有白色沉淀生成，猜想2成立，若裝置B中無白色沉淀生成，猜想2不成立，
故答案為：

實驗步驟（不要求寫具體操作過程）	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
①用NaNO3和鹽酸配成pH=1，C（NO3-）=3 mol•L-1的溶液，并替換裝置B中的Fe（NO3）3溶液． ②打開彈簧夾，向裝置中通入一段時間的N2，關(guān)閉彈簧夾．打開分液漏斗活塞，向三頸燒瓶中滴加濃硫酸．	若裝置B中有白色沉淀生成，猜想2成立．否則，猜想2不成立．

（6）將SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液中，溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子和硫酸根離子，發(fā)生離子反應(yīng)為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；立即又變?yōu)樽攸S色，發(fā)生亞鐵離子與硝酸根離子的氧化還原反應(yīng)，生成鐵離子，離子反應(yīng)為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

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