Question

6．某�；瘜W(xué)興趣小組探究SO₂與FeCl₃溶液的反應(yīng)，所用裝置如圖所示．
（1）該小組同學(xué)預(yù)測SO₂與FeCl₃溶液反應(yīng)的現(xiàn)象為溶液由棕黃色變成淺綠色，然后開始實(shí)驗(yàn)．

步驟①	配制1mol•L-1 FeCl3溶液（未用鹽酸酸化），測其pH約為1，取少量裝入試管B中，加熱A．

用離子方程式表示FeCl₃溶液顯酸性的原因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺．
寫出裝置A中產(chǎn)生SO₂的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
根據(jù)該小組同學(xué)的預(yù)測現(xiàn)象，他們認(rèn)為該反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．

（2）當(dāng)SO₂通入到FeCl₃溶液至飽和時，同學(xué)們觀察到的現(xiàn)象是溶液由棕黃色變成紅棕色，沒有觀察到丁達(dá)爾現(xiàn)象．將混合液放置12小時，溶液才變成淺綠色．
【查閱資料】Fe（HSO₃）²⁺離子為紅棕色，它可以將Fe³⁺還原為Fe²⁺．生成Fe（HSO₃）²⁺離子的
反應(yīng)為可逆反應(yīng)．
解釋SO₂與FeCl₃溶液反應(yīng)生成紅棕色Fe（HSO₃）²⁺離子的原因：H₂O+SO₂?H₂SO₃，H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，F(xiàn)e³⁺+HSO₃^-?Fe（HSO₃）²⁺．
寫出溶液中Fe（HSO₃）²⁺離子與Fe³⁺反應(yīng)的離子方程式：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺．
（3）為了探究如何縮短紅棕色變?yōu)闇\綠色的時間，該小組同學(xué)進(jìn)行了步驟③的實(shí)驗(yàn)．

步驟②	往5mL1mol•L-1 FeCl3溶液中通入SO2氣體，溶液立即變?yōu)榧t棕色．微熱3min，溶液顏色變?yōu)闇\綠色．
步驟③	往5mL重新配制的1mol•L-1 FeCl3溶液（用濃鹽酸酸化）中通入SO2氣體，溶液立即變?yōu)榧t棕色．幾分鐘后，發(fā)現(xiàn)溶液顏色變成淺綠色．

（4）綜合上述實(shí)驗(yàn)探究過程，可以獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
I．SO₂與FeCl₃溶液反應(yīng)生成紅棕色中間產(chǎn)物Fe（HSO₃）²⁺離子；
II．紅棕色中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成淺綠色溶液是一個較慢的過程；
III．加熱、提高FeCl₃溶液的酸性會縮短淺綠色出現(xiàn)的時間．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)FeCl₃溶液發(fā)生水解反應(yīng)說明；裝置A利用銅與濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水來制備二氧化硫，SO₂與FeCl₃溶液反應(yīng)生成硫酸根離子和亞鐵離子；
（2）SO₂與FeCl₃溶液混合，先是二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸部分電離生成亞硫酸氫根，亞硫酸氫根與三價鐵離子結(jié)合生成Fe（HSO₃）²⁺離子；
Fe（HSO₃）²⁺離子可以將Fe³⁺還原為Fe²⁺，根據(jù)氧化還原反應(yīng)特征書寫；
（3）鐵氰化鉀溶液與二價鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色的Fe₃（Fe（CN）₆）₂；
（4）綜合上述實(shí)驗(yàn)分析，升高溫度、提高FeCl₃溶液的酸性會加快反應(yīng)速率，縮短淺綠色出現(xiàn)的時間．

解答 解：（1）因?yàn)镕eCl₃溶液發(fā)生水解反應(yīng)生成氫離子，所以溶液呈酸性，方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；裝置A利用銅與濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水來制備二氧化硫，方程式為Cu+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，SO₂與FeCl₃溶液反應(yīng)生成硫酸根離子和亞鐵離子，反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；Cu+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
（2）SO₂與FeCl₃溶液混合，先是二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸部分電離生成亞硫酸氫根，亞硫酸氫根與三價鐵離子結(jié)合生成Fe（HSO₃）²⁺離子，所以方程式為：H₂O+SO₂?H₂SO₃，H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，F(xiàn)e³⁺+HSO₃^-?Fe（HSO₃）²⁺；Fe（HSO₃）²⁺離子可以將Fe³⁺還原為Fe²⁺，則由氧化還原反應(yīng)有升必有降，則離子方程式為：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
故答案為：H₂O+SO₂?H₂SO₃，H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，F(xiàn)e³⁺+HSO₃^-?Fe（HSO₃）²⁺；Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
（3）鐵氰化鉀溶液與二價鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色的Fe₃（Fe（CN）₆）₂，故答案為：生成藍(lán)色沉淀；
（4）綜合上述實(shí)驗(yàn)分析，升高溫度、提高FeCl₃溶液的酸性會加快反應(yīng)速率，縮短淺綠色出現(xiàn)的時間，
故答案為：加熱、提高FeCl₃溶液的酸性會縮短淺綠色出現(xiàn)的時間．

點(diǎn)評 本題考查的探究SO₂與FeCl₃溶液的反應(yīng)過程的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的氧化還原反應(yīng)及現(xiàn)象的關(guān)系為解答的關(guān)鍵，題目難度不大．