题目内容
【题目】某化学小组探究酸性条件下NO3-、SO42-、Fe3+三种微粒的氧化性强弱,设计如下实验(夹持仪器已略去,装置的气密性已检验)。(忽略氧气对反应的影响)
实验记录如下:
实验序号 | 实验操作 | 实验现象 |
I | 向A装置中通入一段时间的SO2气体。 | A中黄色溶液迅速变成深红棕色,最终变为浅绿色。 |
II | 取出少量A装置中的溶液,先加入KSCN溶液,再加入BaCl2溶液。 | 加入KSCN溶液后溶液不变色,再加入BaCl2溶液产生白色沉淀。 |
III | 打开活塞a,将过量稀HNO3加入装置A中,关闭活塞a。 | A中浅绿色溶液最终变为黄色。 |
IV | 取出少量A装置中的溶液,加入KSCN溶液;向A装置中注入空气。 | 溶液变为红色;液面上方有少量红棕色气体生成。 |
请回答下列问题:
(1)配制FeCl3溶液时,常常加入盐酸,目的是(用化学用语和简单文字叙述):________。
(2)资料表明,Fe3+能与SO2结合形成深红棕色物质Fe(SO2)63+,反应方程式为: Fe3+ + 6SO2 Fe(SO2)63+。请用化学平衡移动原理解释实验I中溶液颜色变化的原因________。
(3)实验II中发生反应的离子方程式是__________________。
(4)实验III中,浅绿色溶液变为黄色的原因是__________________(用离子方程式表示)。
(5)实验IV中液面上方有少量红棕色气体生成,发生反应的化学方程式是______________。
(6)综合上述实验得出的结论是:在酸性条件下,氧化性强弱是:NO3->Fe3+>SO42-。请从微粒变化的角度解释________。
【答案】Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入盐酸,增大c(H+),平衡左移,抑制Fe3+水解; Fe3+和SO2生成红棕色的Fe(SO2)63+反应速率较快:Fe3++6SO2
Fe(SO2)63+。而反应2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+反应缓慢,但是反应限度较大,使溶液中c(Fe3+)降低,平衡逆向移动,红棕色逐渐褪去,最终得到浅绿色溶液; Ba2++ SO42-= BaSO4↓; 3Fe2++4H++ NO3-= 3Fe3++NO↑+2H2O; 2NO+ O2= 2NO2; 实验II中溶液中检出Fe2+和SO42-,说明Fe3+氧化SO2生成SO42-,氧化性Fe3+>SO42-;实验III中溶液变黄色、IV中检出Fe3+和NO生成,说明酸性条件下NO3-氧化Fe2+,氧化性NO3->Fe3+;所以,在酸性条件下,氧化性强弱是:NO3->Fe3+>SO42-。
【解析】
通过“氧化剂氧化性大于氧化产物的氧化性”原理设计实验。
(1)溶液中存在水解平衡:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入盐酸,增大c(H+),平衡左移,抑制Fe3+水解;
(2)Fe3+和SO2生成红棕色的Fe(SO2)63+反应速率较快:Fe3++6SO2Fe(SO2)63+。而反应2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+反应缓慢,但是反应限度较大,使溶液中c(Fe3+)降低,平衡逆向移动,红棕色逐渐褪去,最终得到浅绿色溶液;
(3)加入KSCN溶液后溶液不变色,说明铁离子完全转化为亚铁离子,再加入BaCl2溶液产生白色沉淀,氧化生成硫酸根与钡离子结合为硫酸钡,反应离子方程式为:Ba2++SO42-=BaSO4↓;
(4)硝酸具有强氧化性,将溶液中亚铁离子氧化为铁离子,浅绿色溶液变为黄色,反应离子方程式为:3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O;
(5)反应生成的NO与氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮为红棕色,发生反应的方程式是:2NO+O2=2NO2;
(6)验II中溶液中检出Fe2+和SO42-,说明Fe3+氧化SO2生成SO42-,氧化性Fe3+>SO42-;实验III中溶液变黄色、IV中检出Fe3+和NO生成,说明酸性条件下NO3-氧化Fe2+,氧化性NO3->Fe3+;所以,在酸性条件下,氧化性强弱是:NO3->Fe3+>SO42-。
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【题目】25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式 | CH3COOH | NH3·H2O | H2CO3 | H2SO3 |
电离平衡常数 | 1.7×10-5 | 1.7×10-5 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 | K1=1.3×10-2 K2=6.3×10-8 |
请回答下列问题:
(1)H2CO3的第二级电离平衡常数的表达式K2=______。
(2)相同温度下,等pH的CH3COONa溶液、Na2CO3溶液和Na2SO3溶液,三种溶液的物质的量浓度c(CH3COONa)、c(Na2CO3)、c(Na2SO3)由大到小排序为____。
(3) 用足量Na2CO3溶液吸收工业尾气中少量SO2气体,发生反应的离子方程式为____。
(4)25℃时,向0.1 molL-1的氨水中缓缓少量CO2气体的过程中(忽略溶液体积的变化),下列表达式的数值变小的是______。
A. B.
C. D.
(5)能证明醋酸是弱酸的实验事实是______(填写序号)。
① 相同条件下,浓度均为0.1 molL-1的盐酸和醋酸,醋酸的导电能力更弱
② 25℃时,一定浓度的CH3COOH、CH3COONa混合溶液的pH等于7
③ CH3COOH溶液能与NaHCO3反应生成CO2
④ 0.1molL-1 CH3COOH溶液可使紫色石蕊试液变红
(6)向冰醋酸中逐滴加水,溶液导电性随加入水的体积变化如图所示。
① a、b、c三点溶液中CH3COOH的电离程度由大到小的顺序是______。
② a、c两点对应的溶液分别吸收氨气,若两溶液最终pH均为7(25℃时),则a点溶液中的c(CH3COO-)_____c点溶液中的c(NH4+)。(填“<”、“>”或“=”)