Question

某研究小组探究：
I ．铜片和浓硫酸的反应（夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验）
II． SO₂和 Fe( NO₃)₃溶液的反应[1.0 mol/L的 Fe(NO₃)₃溶液的 pH＝1]请回答下列有关问题：
探究I
(l)某学进行了下列实验:取12.8g铜片和20 mL 18 mol?L^-1的浓硫酸放在三颈瓶中共热,直至反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余，同时根据所学的知识同学们认为还有较多的硫酸剩余。

①装置A中反应的化学方程式是_______
②该同学设计求余酸浓度的实验方案是测定产生气体的量。其方法有多种,请问下列方案中不可行的是______ (填字母）。

A．将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称貴

B．将产生的气体缓缓通入酸性髙锰酸钾溶液,再加入足量BaCl2溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀

C．用排水法测定其产生气体的体积(折算成标准状况）

D．用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况）

探究II
(2)为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应进行的操作是______。
(3)裝置B中产生了白色沉淀，分析B中产生白色沉淀的原因，提出下列三种猜想：
猜想1:SO₂与Fe³⁺反应；猜想2 ：在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应；猜想3：____________；
①按猜想1，装置B中反应的离子方程式是______，证明该猜想应进一步确认生成的新物质，其实验操作及现象是____________。
②按猜想2,只需将装置B中的Fe(NO₃)₃溶液替换为等体积的下列某种溶液，在相同条件下进行实验。应选择的替换溶液是______ (填序号）。
a．0.1 mol/L 稀硝酸         b． 1.5 mol/L Fe(NO₃)₂溶液
c． 6.0 mol/L NaNO₃和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液

Answer 1

（13分）（1）①2H₂SO₄(浓)＋CuCuSO₄＋2H₂O＋2SO₂↑（2分） ②AC（2分）
（2）打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹（2分）
（3）猜想3：SO₂和Fe^3＋、酸性条件下NO₃^-都反应（1分）
①Ba^2＋＋SO₂＋2 Fe^3＋＋2H₂O=BaSO₄↓＋4H^＋＋2 Fe^2＋（2分）（可分步写SO₂＋2 Fe^3＋＋2H₂O=SO₄^2－＋4H^＋＋2 Fe^2＋，Ba^2＋＋SO₄^2－＝BaSO₄↓（各1分）；取少量B中溶液于试管中，加入少量铁氰化钾[K₃Fe(CN)₆]溶液产生蓝色沉淀，则溶液中有Fe^2＋，猜想1合理（2分）②c（2分）

试题分析：（1）①浓硫酸具有强氧化性，在加热时可以氧化单质铜，生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为2H₂SO₄(浓)＋CuCuSO₄＋2H₂O＋2SO₂↑。
②A、由于生成的SO₂气体中还含有水蒸气，而水蒸气也能被碱石灰吸收，所以不能通过称量碱石灰反应前后的质量计算SO₂的质量，A不正确；
B、SO₂具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成硫酸，进而生成生成白色沉淀硫酸钡，所以通过称量硫酸钡的质量可以确定SO₂的质量，B正确；
C、SO₂易溶水，不能通过排水法确定SO₂的体积，C不正确；
D、SO₂不能溶解在饱和的亚硫酸氢钠溶液中，所以可以用排饱和NaHSO₃溶液的方法测定其产生气体的体积，D正确，答案选AC。
（2）要排除空气参与反应，可在反应之前先通入氮气一段时间，将装置中的空气排出。即正确的操作是打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹。
（3）根据猜想1和2可知，猜想3应该是SO₂和Fe^3＋、酸性条件下NO₃^-都反应。
①铁离子具有氧化性，能把SO₂氧化生成硫酸，进而生成硫酸钡白色沉淀，反应的离子方程式是Ba^2＋＋SO₂＋2 Fe^3＋＋2H₂O＝BaSO₄↓＋4H^＋＋2 Fe^2＋。要验证该反应，则还应进一步确认生成的新物质亚铁离子，所以其实验操作及现象是取少量B中溶液于试管中，加入少量铁氰化钾[K₃Fe(CN)₆]溶液产生蓝色沉淀，则溶液中有Fe^2＋，猜想1合理。
②要验证猜想2正确，则需要排除阳离子铁离子的干扰，因此只需将装置B中的Fe(NO₃)₃溶液替换为6.0 mol/L NaNO₃和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液，即答案选c。₂、硝酸和铁离子的性质；物质的检验；实验条件的控制以及实验方案的设计等