题目内容
【题目】某研究小组为探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应的实质。设计了如下图所示装置进行实验.
已知:1.0 mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH=1。
请回答:
(1)装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为__________________。
(2)实验前鼓入N2的目的是________________________________。
(3)装置B中产生了白色沉淀,其成分是________,说明SO2具有________性。
(4)分析B中产生白色沉淀的原因。
观点1:SO2与Fe3+反应;
观点2:在酸性条件下SO2与NO3-反应;
①若观点1正确,除产生沉淀外,还应观察到的现象是_________________。
②按观点2,装置B中反应的离子方程式是______________________________,
③有人认为,如将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列溶液,在相同条件下进行实验,也可验证观点2是否正确。此时应选择的最佳试剂是(填序号)_____。
A.1 mol/L稀硝酸 |
B.1.5 mol/L Fe(NO3)2溶液 |
C.6.0 mol/L NaNO3溶液和0.2 mol/L盐酸等体积混合的溶液 |
D.3.0 mol/L NaNO3溶液和0.1mol/L硫酸等体积混合的溶液 |
【答案】分液漏斗 排净装置中的空气,防止溶液中SO2被空气中的O2氧化而干扰实验 BaSO4 还原 静置一段时间后,溶液由棕黄色变为浅绿色 3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+或3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+2NO+4H+;Ba2++SO42- = BaSO4↓ C
【解析】
本题以二氧化硫为载体考查了性质实验方案设计,明确实验原理是解本题关键,根据物质的性质进行假设,然后采用验证的方法进行探究,结合氧化还原反应分析解答。
(1)装置A中用于添加浓硫酸,为滴加液体的仪器,该仪器名称为分液漏斗,故答案为:分液漏斗;
(2)氧气、硝酸根离子都能将二氧化硫氧化,所以如果装置中含有氧气,会干扰实验,所以排入氮气的目的是排净空气防止干扰实验,故答案为:排净装置中的空气,防止溶液中SO2被空气中的O2氧化而干扰实验;
(3)二氧化硫具有还原性,酸性条件下,能被硝酸根离子氧化生成硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀,故答案为:BaSO4;还原;
(4)①若观点1正确,二氧化硫和铁离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子和亚铁离子,硫酸根离子和钡离子反应生成白色沉淀,溶液由黄色变为浅绿色,所以除产生沉淀外,还应观察到的现象是静置一段时间后,溶液由棕黄色变为浅绿色,故答案为:静置一段时间后,溶液由棕黄色变为浅绿色;
②按观点2,酸性条件下,硝酸根离子和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸根离子和NO,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀,离子反应方程式为:3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O═3BaSO4↓+2NO↑+4H+或3SO2+2NO3-+2H2O═3SO42-+2NO↑+4H+、Ba2++SO42-═BaSO4↓,故答案为:3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O═3BaSO4↓+2NO↑+4H+或3SO2+2NO3-+2H2O═3SO42-+2NO↑+4H+、Ba2++SO42-═BaSO4↓;
③乙同学的观点是:酸性条件下,二氧化硫和硝酸根离子发生氧化还原反应,只要溶液中硝酸根离子浓度不变即,实验中c(NO3-)=3mol/L,则可用6.0molL-1NaNO3和0.2molL-1盐酸等体积混合的溶液代替,故答案为:C。