Question

13．某研究小组探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液的反应，其反应装置如图所示：

已知：l．0mol•L^-1的Fe（NO₃）₃溶液的pH=l，请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂S0₄（浓）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O．
（2）为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前进行的操作是关闭分液漏斗活塞，打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹．
（3）装置B中产生了白色沉淀，其成分是BaS0₄，说明SO₂具有还原性．
分析B中产生白色沉淀的原因：
猜想1：SO₂与Fe³⁺反应；
猜想2：在酸性条件下SO₂与NO${\;}_{3}^{-}$反应；
猜想3：…
（4）甲同学从装置B中取出适量反应后的溶液，能使KMnO₄溶液褪色．
【得出结论】：猜想1成立．其结论正确吗？否（填是或否）．
若不正确，理由是可能SO₂过量，溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色（正确无需回答）．
（5）乙同学设计实验验证猜想2，请帮他完成下表中内容（提示：NO${\;}_{3}^{-}$在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生．除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有：NaNO₃固体和盐酸等．）

实验步骤（不要求写具体操作过程）	预期现象和结论
①用NaNO3和盐酸配成pH=1， C（NO3-）=3mol•L-1的溶液，并替换装置B中的Fe（NO3）3溶液． ②打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N2，关闭弹簧夹．再打开分液漏斗活塞，向三颈烧瓶中滴加浓硫酸．	若装置B中有白色沉淀生成，猜想2成立．否则，猜想2不成立．

（6）在实际操作中，当SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液时观察到的现象；溶液由黄色变为浅绿色，接着又变为黄色，请用相关离子方程式表示其过程SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺、3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）亚硫酸钠和浓硫酸反应生成二氧化硫和硫酸钠；
（2）为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应先通入氮气，将空气排出；
（3）二氧化硫具有还原性，可与硝酸根离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子，进而生成硫酸钡沉淀；
（4）溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色；
（5）若证明在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应，可配制成酸性溶液，并替换装置B中的硝酸铁溶液，看是否有白色沉淀生成；
（6）将SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，发生氧化还原反应生成亚铁离子和硫酸根离子；立即又变为棕黄色，发生亚铁离子与硝酸根离子的氧化还原反应，生成铁离子．

解答 解：（1）装置A中反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂S0₄（浓）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O，故答案为：Na₂SO₃+H₂S0₄（浓）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O；
（2）为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应先通入氮气，将空气排出，操作为关闭分液漏斗活塞，打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹，
故答案为：关闭分液漏斗活塞，打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹；
（3）二氧化硫具有还原性，可与硝酸根离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子，进而生成硫酸钡沉淀，故答案为：BaS0₄；还原；
（4）若SO₂过量，溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色，故其结论错误，故答案为：否，可能SO₂过量，溶解的SO₂也能使KMnO₄溶液褪色；
（5）若证明在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应，可配制成酸性溶液，①用NaNO₃和盐酸配成pH=1，C（NO₃^-）=3 mol•L^-1的溶液，并替换装置B中的Fe（NO₃）₃溶液，②打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹．打开分液漏斗活塞，向三颈烧瓶中滴加浓硫酸看是否有白色沉淀生成，若装置B中有白色沉淀生成，猜想2成立，若装置B中无白色沉淀生成，猜想2不成立，
故答案为：

实验步骤（不要求写具体操作过程）	预期现象和结论
①用NaNO3和盐酸配成pH=1，C（NO3-）=3 mol•L-1的溶液，并替换装置B中的Fe（NO3）3溶液． ②打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N2，关闭弹簧夹．打开分液漏斗活塞，向三颈烧瓶中滴加浓硫酸．	若装置B中有白色沉淀生成，猜想2成立．否则，猜想2不成立．

（6）将SO₂通入Fe（NO₃）₃溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，发生氧化还原反应生成亚铁离子和硫酸根离子，发生离子反应为SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；立即又变为棕黄色，发生亚铁离子与硝酸根离子的氧化还原反应，生成铁离子，离子反应为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

点评 本题考查物质的性质实验探究，题目难度中等，注意把握物质的性质，为解答该题的关键，学习中注意相关知识的积累．