Question

硫酸是一種重要的化學(xué)試劑．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用濃硫酸進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．請按要求回答下列問題．
I．制取二氧化疏并探究其性質(zhì)
（1）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．上述裝置中適于收集二氧化硫氣體的是（填字母）

 

．
（2）將一收集滿二氧化硫氣體的小試管倒置于滴有紫色石蕊溶液的水中，可觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（3）上述實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的二氧化硫尾氣可選用E裝置來吸收，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
Ⅱ．處理含正六價(jià)鉻的廢水樣液（+6價(jià)Cr的含量為78mg/L）．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①取1L廢水加入一定量1.8mol/LH₂SO₄溶液使樣液酸化
②加入一定量的綠礬（FeSO₄?7H₂O），將正六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為正三價(jià)鉻離子
③加入過量的石灰水，使正三價(jià)鉻離子轉(zhuǎn)化為Cr（OH）₃沉淀
④過濾，除去沉淀物
（1）配制步驟①中所需H₂SO₄溶液100mL，需用18mol/L H₂SO₄溶液的體積是

 

mL．
（2）步驟②中反應(yīng)的離子方程式為14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O此反應(yīng)中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）步驟④分離出的沉淀物中含有Cr（OH）₃、CaSO₄和

 

．
（4）處理1L該廢水樣液至少需要綠礬

 

g．

Answer 1

分析：I．（1）濃硫酸和銅在加熱的條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水，二氧化硫易溶于水，密度比空氣的大，采用向上排空氣法收集；
（2）二氧化硫溶于水的同時(shí)與水反應(yīng)生成亞硫酸，石蕊溶液遇酸變紅色；
（3）二氧化硫與過量氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水；
Ⅱ．（1）根據(jù)稀釋定律計(jì)算；
（2）根據(jù)化合價(jià)的升降確定氧化劑和還原劑根據(jù)離子方程式確定二者的比值；
（3）于反應(yīng)14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O中生成的鐵離子在步驟③中與澄清石灰水中反應(yīng)生成了氫氧化鐵沉淀；
（4）根據(jù)廢水中Cr的質(zhì)量求出Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量，根據(jù)Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺～6FeSO₄?7H₂O，求出FeSO₄?7H₂O的物質(zhì)的量，最后求質(zhì)量即可．

解答：解：I．（1）濃硫酸和銅在加熱的條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，二氧化硫易溶于水，密度比空氣的大，采用向上排空氣法收集，因此選擇裝置C，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；C；
（2）二氧化硫溶于水的同時(shí)與水反應(yīng)生成亞硫酸，石蕊溶液遇酸變紅色，因此可觀察到的現(xiàn)象是：試管內(nèi)液面上升，溶液變?yōu)榧t色，
故答案為：試管內(nèi)液面上升，溶液變?yōu)榧t色；
（3）二氧化硫與過量氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，化學(xué)方程式為：2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，
故答案為：2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O；
Ⅱ．（1）根據(jù)稀釋定律可知：100ml×1.8mol/L=V_濃×18mol/L，求得V_濃=10ml，
故答案為：10；
（2）Cr₂O₇^2-→2Cr³⁺，Cr化合價(jià)由+6→+3，化合價(jià)降低，因此Cr₂O₇^2-作氧化劑，F(xiàn)e²⁺→Fe³⁺，F(xiàn)e化合價(jià)由+2→+3，化合價(jià)升高，因此Fe²⁺作還原劑，根據(jù)離子方程式可知氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為1：6，
故答案為：1：6；
（3）于反應(yīng)14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O中生成的鐵離子在步驟③中與澄清石灰水中反應(yīng)生成了氫氧化鐵沉淀，步驟④分離出的沉淀物中含有Cr（OH）₃、CaSO₄和Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；
（4）1L該廢水樣液中含有Cr的質(zhì)量=78mg/L×1L=0.078g，物質(zhì)的量=

0.078g

52g/mol

=0.0015mol，則Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量=

1

2

×0.0015mol=0.00075mol，根據(jù)Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺～6FeSO₄?7H₂O可知FeSO₄?7H₂O的物質(zhì)的量=6×0.00075mol=0.0045mol，F(xiàn)eSO₄?7H₂O的質(zhì)量=0.0045mol×278g/mol=1.251g，
故答案為：1.251．

點(diǎn)評：本題考查濃硫酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，涉及是實(shí)驗(yàn)原理、氣體收集、尾氣處理和亞鐵離子的還原性，其中計(jì)算和氧化還原反應(yīng)分析是難點(diǎn)．