Question

7．從2013年12月1日零時起，車用汽油升級為“國Ⅳ”標準，汽油中的硫含量下降三分之二，對二氧化硫的排放有了大大的改善，SO₂可以用Fe（ NO₃）₃溶液吸收，某高中化學興趣小組對SO₂和 Fe（ NO₃）₃ 溶液的反應[0.1mol/L的Fe（NO₃）₃ 溶液的 pH=2]做了相應探究．
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(fā)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．

該同學設計求余酸的物質的量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A（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，結束反應后再次稱重
B．將產生的氣體緩緩通入足量Na₂S溶液后，測量所得沉淀的質量
C．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，提出下列二種猜想：
猜想1：SO₂與Fe³⁺反應；
猜想2：在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應；
①按猜想1，裝置B中反應的離子方程式是Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺（ 可分步寫SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓），證明該猜想1中生成的還原產物，某同學取少量溶液滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，紫紅色褪去，請分析該同學做法是否正確不正確（填“正確”或“不正確”），理由是SO₂也可以使酸性高錳酸鉀褪色．
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．1mol/L 稀硝酸 b．pH=1的FeCl₃溶液c．6.0mol/L NaNO₃和0.2mol/L鹽酸等體積混合的溶液
③尾氣的合理處理方法是用NaOH溶液來吸收．

Answer 1

分析 （1）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）①根據猜想1：SO₂與Fe³⁺反應，Fe³⁺具有氧化性，二氧化硫具有還原性發(fā)生反應生成三價鐵和硫酸根，據此書寫方程式；高錳酸鉀具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，兩者能發(fā)生氧化還原反應；
②根據猜想2：在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應，可將B中的Fe（NO₃）₃溶液中的三價鐵離子換掉，硝酸根不變即可；
③尾氣主要是二氧化硫以及氮的氧化物氣體，可以用堿來吸收．

解答 解：（1）A．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．將產生的氣體緩緩通入足量Na₂S溶液后，二氧化硫中+4價的硫和硫化鈉中-2價硫發(fā)生價態(tài)歸中反應生成零價的硫單質，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．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C正確；
故答案為：A；
（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）①按猜想1：SO₂與Fe³⁺反應，Fe³⁺具有氧化性，二氧化硫具有還原性發(fā)生反應生成三價鐵和硫酸根，離子方程式是Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺；（ 可分步寫SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓），證明該猜想1中生成的還原產物，某同學取少量溶液滴加幾滴酸性高錳酸鉀溶液，紫紅色褪去，該同學做法錯誤，因高錳酸鉀具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，所以兩者發(fā)生氧化還原反應，SO₂也可以使酸性高錳酸鉀褪色，
故答案為：Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺（ 可分步寫SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓）；不正確；SO₂也可以使酸性高錳酸鉀褪色；
②按猜想2，在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應，實驗中c（NO₃^-）=3mol/L，則可將B中的Fe（NO₃）₃溶液中的三價鐵離子換掉，硝酸根不變，所以可用6.0mol•L^-1NaNO₃和0.2mol•L^-1鹽酸等體積混合的溶液代替，故答案為：c；
③尾氣主要是二氧化硫以及氮的氧化物氣體，可以用NaOH溶液來吸收，故答案為：用NaOH溶液來吸收．

點評 本題考查濃硫酸的性質實驗探究，題目難度中等，注意把握二氧化硫的性質為解答該題的關鍵，注意二氧化硫的還原性為重要知識點．