Question

2．某研究小组利用如图装置探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液的反应原理．已知：0.4mol/L的Fe（NO₃）₃溶液的pH=l．

请按要求回答下列问题：
（1）检验装置A气密性的操作方法：在B中加入适量水，连接好装置A、B，关闭弹簧夹及分液漏斗的活塞，将B中导气管深入到B的水液面以下，手握烧瓶，若B导管中有气泡冒出，松开手，B中有液柱回流，则气密性好．
装置A中反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（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打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹．
（3）在C处虚线框内画出尾气吸收的装置图（标注试剂）．
（4）装置B中产生了白色沉淀，其成分是BaSO₄，说明SO₂具有还原性．
（5）猜想B中产生白色沉淀的原因：
猜想1．SO₂和Fe³⁺、酸性条件下NO₃^-都反应；
猜想2：由于SO₂与Fe³⁺反应；
猜想3：由于在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应．
①若猜想2成立，装置B中依次可能发生反应的离子方程式：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．
②为验证猜想3成立，可在相同条件下进行实验，将装置B中的Fe（NO₃）₃溶液替换为下列试剂是（填序号）C．
a．5mL 2.4mol/L稀硝酸
b．5mL 0.8mol/L FeCl₃溶液
c．2.5mL 0.4mol/L盐酸和2.5mL 4.8mol/L NaNO₃溶液．

Answer 1

分析 （1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；装置A中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）尾气主要为二氧化硫，所以C处虚线框内画出尾气吸收的装置中试剂需选择碱性溶液，同时需有防倒吸的装置；
（4）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；
（5）Fe³⁺和Fe²⁺都具有氧化性，都可与二氧化硫反应，可根据反应产物进行判断，装置B中的Fe（NO₃）₃溶液替换需硝酸根离子浓度相同、溶液的PH相同．

解答 解：（1）装置气密性的检查一般常用加热法，依据的原理是：通过加热（用酒精灯或热毛巾或体温）密闭容器，使其中的气体受热膨胀，压强变大，导致放入水中的导管口有气泡冒出（导管应先放入水中），移开热源后，由于装置中的气体遇冷收缩、压强变小，又会在导管里形成一段水柱，检验装置A气密性的操作方法：在B中加入适量水，连接好装置A、B，
关闭弹簧夹及分液漏斗的活塞，将B中导气管深入到B的水液面以下，手握烧瓶，若B导管中有气泡冒出，松开手，B中有液柱回流，装置A中反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂S0₄（浓）=Na₂S0₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：关闭弹簧夹及分液漏斗的活塞，将B中导气管深入到B的水液面以下，手握烧瓶，若B导管中有气泡冒出，松开手，B中有液柱回流；Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+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：打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N₂，关闭弹簧夹；
（3）尾气的主要成分为二氧化硫，通常用氢氧化钠溶液吸收，为防止倒吸，需用倒扣的漏斗，所以装置如图：，
故答案为：
；


（4）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：BaSO₄；还原性；
（5）两种离子都氧化二氧化硫，即SO₂和Fe³⁺、酸性条件下NO₃^-都反应；
故答案为：猜想1：SO₂和Fe³⁺、酸性条件下NO₃^-都反应；
①按观点2，装置B中反应的离子方程式是SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，可通过检验是否有Fe²⁺生成的方法判断，具体做法为取少量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Fe²⁺，观点2合理，也可根据生成白色沉淀判断，
故答案为：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；
②按观点3，在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应，实验中c（NO₃^-）=1.2mol/L，pH=l，则可用2.5mL 0.4mol/L盐酸和2.5mL 4.8mol/L NaNO₃溶液代替，
故答案为：c．

点评 本题探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液的反应原理实验，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，培养了学生灵活运用知识的能力．