Question

19．某校化学兴趣小组利用如图装置探究SO₂的性质（夹持仪器已略去）．

   （1）甲同学欲配制100mL 1mol/LFeCl₃   溶液，所需要的玻璃仪器有：烧杯、量简、玻璃棒、胶头滴管、100mL的容量瓶
（2）如图装置I，产生SO₂的化学反应方程式是Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．乙同学向5mL 1mol/LFeCl₃ 溶液中通入足量的SO₂，预测的现象是溶液将会很快呈浅绿色，再打开分
液漏斗活塞，滴人NaOH溶液，可观察到的实验现象是开始无现象，然后产生白色沉淀
实验时观察到的实际现象是溶液由棕黄色变成红棕色，用激光笔照射溶液观察不到丁达尔现象，将混合溶液放置24小时，最终发现溶液变为浅绿色．
【査阅资料】[Fe（HSO₃）]²⁺呈红棕色且具有较强的还原性．生成[Fe（HSO₃）]²⁺ 的反应为可逆反应．
  写出】[Fe（HSO₃）]²⁺与Fe³⁺在溶液中反应的离子方程式Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
（3）丙同学向乙同学在滴人NaOH溶液前的溶液中加入Ba（NO₃）₂ 溶液，出现白色沉淀，以证明乙同学实验后生成了SO₄^2-．该做法不合理，理由是硝酸可以将溶解的SO₂氧化为H₂SO₄，干扰试验
（4）丁同学为探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，进行了如下实验：

步骤①	在5mL1mol/LFeCl3溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色，微热在较短时间内溶液颜色变为浅绿色
步骤②	往5mL重新配制的5mL1mol/LFeCl3溶液（用浓盐酸酸化）中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色较短时间内溶液颜色变为浅绿色

综合上述探究过程，可以获得的实验结论是升高温度、提高FeCl₃溶液的酸性会加快反应速率，缩短浅绿色出现的时间
（5）戊同学测定实验之后室内空气中的含量．用注射器对实验室内空气进行取样，并向如图装置II中共注入VmL（已折算为标准状况下体积）的空气，充分反应（设溶液体积不变） 先后三次取反应后的溶液于锥形瓶中，每次取用，加适量蒸馏水稀释后，用0.2000mol/L H₂C₂O₄标准溶液进行滴定，平均每次耗用LH₂C₂O₄ 标准溶15.50mL 计算该空气中SO₂ 的体积分数（用含V的代数式表示）$\frac{280}{V}$．

Answer 1

分析 （1）据配制一定物质的量浓度的溶液需要的仪器分析；
（2）Cu与浓硫酸的反应制备二氧化硫；FeCl₃溶液中通人足量的SO₂，溶液最终呈浅绿色，溶液显酸性，再加入NaOH稀溶液，先发生中和反应，然后再反应生成氢氧化亚铁，生成二氧化硫排尽空气，氢氧化亚铁不被氧化为氢氧化铁；
Fe（HSO₃）²⁺离子可以将Fe³⁺还原为Fe²⁺，根据氧化还原反应特征书写离子方程式；
（3）丙同学向乙同学在滴人NaOH溶液前的溶液中加入Ba（NO₃）₂ 溶液，而硝酸具有强氧化性；
（4）综合上述实验分析，升高温度、提高FeCl₃溶液的酸性会加快反应速率，缩短浅绿色出现的时间；
（5）根据化合价变化找出二氧化硫与高锰酸钾和H₂C₂O₄与高锰酸钾的反应关系式，然后根据高锰酸钾的物质的量计算出VmL空气中含有的二氧化硫的体积，然后计算出空气中二氧化硫的体积分数．

解答 解：（1）配制100mL1mol/L FeCl₃溶液，所需要的玻璃仪器有：烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100mL的容量瓶，
故答案为：胶头滴管、100mL的容量瓶；
（2）Cu与浓硫酸反应，其化学反应方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；FeCl₃溶液中通人足量的SO₂，溶液最终呈浅绿色，溶液显酸性，再加入NaOH稀溶液，先发生中和反应，然后再反应生成氢氧化亚铁，生成二氧化硫排尽空气，氢氧化亚铁不被氧化为氢氧化铁，现象为：开始无现象，然后产生白色沉淀，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；开始无现象，然后产生白色沉淀；
Fe（HSO₃）²⁺被Fe³⁺氧化为SO₄^2-，Fe³⁺被还原为Fe²⁺，反应离子方程式为：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺，
故答案为：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
（3）丙同学向乙同学在滴人NaOH溶液前的溶液中加入Ba（NO₃）₂ 溶液，而硝酸具有强氧化性，则硝酸可以将溶解的SO₂氧化为 H₂SO₄，干扰试验，
故答案为：硝酸可以将溶解的SO₂氧化为 H₂SO₄，干扰试验；
（4）由步骤①可知，升高温度，反应速率加快，由步骤②可知提高FeCl₃溶液的酸性会加快反应速率，
故答案为：升高温度、提高FeCl₃溶液的酸性会加快反应速率，缩短浅绿色出现的时间；
（5）根据化合价变化得出二氧化硫与高锰酸钾和H₂C₂O₄与高锰酸钾的关系式：2MnO₄^-～5SO₂，2MnO₄^-～5H₂C₂O₄高锰酸钾的物质的量为：0.1250mol/L×0.05L=6.25×10^-3mol，H₂C₂O₄的物质的量为：0.2000mol/L×0.0155L=3.1×10^-3mol根据反应可知，空气中含有二氧化硫的物质的量为：6.25×10^-3mol×$\frac{5}{2}$-3.1×10^-3mol=1.2525×10^-2mol，标况下该二氧化硫的体积为：22.4L/mol×1.2525×10^-2mol=0.28L=280mL，
则该空气中SO₂的体积分数为：$\frac{280mL}{VmL}$=$\frac{280}{V}$
故答案为：$\frac{280}{V}$．

点评 本题考查反应原理的探究实验，侧重考查学生对信息的获取与迁移运用能力，注意掌握铁离子、亚铁离子检验方法，题目难度中等．