Question

4．某兴趣小组探究SO₂气体还原Fe³⁺、I₂，他们使用的药品和装置如图所示：
（1）SO₂与Fe³⁺反应的还原、氧化产物分别是Fe²⁺、SO₄^2-（填离子符号）．
（2）下列实验方案可以用于在实验室制取所需SO₂的是BD．
A．Na₂SO₃溶液与HNO₃    B．Na₂SO₃固体与浓硫酸
C．固体硫在纯氧中燃烧    D．铜与热浓H₂SO₄
（3）装置C的作用是除去多余的SO₂，防止污染空气．
（4）如果有280mL SO₂气体（已折算为标态）进入C装置中，则C中，50mL NaOH溶液的浓度至少为0.25mol/L才能达到目的．
（5）在上述装置中通入过量的SO₂为了验证A中SO₂与Fe³⁺发生了氧化还原反应，他们取A中的溶液，分成三份，并设计了如下实验：
方案①：往第一份试液中加入KMnO₄溶液，紫红色褪去．
方案②：往第一份试液加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红．
方案③：往第二份试液加入用稀盐酸酸化的BaCl₂，产生白色沉淀．
上述方案不合理的是方案①，原因是SO₂、Fe²⁺都能使酸性高锰酸钾褪色．
（6）能表明I^-的还原性弱于SO₂的现象是B中蓝色褪去，写出有关离子方程式：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）根据装置A反应的离子方程式SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺进行解答；
（2）实验室制取气体要考虑操作方便、易控制、不能含杂质；
（3）二氧化硫具有刺激性气味，污染空气，用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，防止空气污染；
（4）保证二氧化硫吸收充分，二氧化硫和氢氧化钠的反应为：SO₂+NaOH=NaHSO₃，据此计算解答；
（5）二氧化硫能与高锰酸钾发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色，Fe²⁺也使高锰酸钾溶液褪色；
（6）二氧化硫能使含有碘的淀粉溶液褪色，说明发生了氧化还原反应，根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性分析．

解答 解：（1）二氧化硫与铁离子反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，反应中铁离子被氧化成亚铁离子，所以还原产物为亚铁离子；氧化产物是SO₄^2-，SO₂气体还原Fe³⁺反应的产物是Fe²⁺、SO₄^2-，
故答案为：Fe²⁺；SO₄^2-；
（2）A．硝酸具有强氧化性，能够将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，无法得到二氧化硫气体，故A错误；
B．浓硫酸虽具有强酸性，且浓硫酸不挥发，亚硫酸钠溶液与浓硫酸能够反应生成二氧化硫气体，故B正确；
C．固体硫在纯氧中燃烧，操作不容易控制，且无法获得纯净的二氧化硫，故C错误；
D．Cu与浓硫酸在加热条件下生成二氧化硫、硫酸铜和水，可知制备二氧化硫，故D正确；
故答案为：BD；
（3）二氧化硫气体是酸性氧化物，具有刺激性气味，直接排放会污染大气，由于二氧化硫能和碱反应生成盐和水，可用碱液处理二氧化硫，所以装置C的作用为：吸收SO₂尾气，防止污染空气，
故答案为：除去多余的SO₂，防止污染大气；
（4）如果有280mL即0.0125molSO₂气体（已折算为标态）进入C装置中，则C中，SO₂+NaOH=NaHSO₃，至少需要氢氧化钠的物质的量是0.0125mol，浓度是$\frac{0.0125mol}{0.05L}$=0.25mol/L，
故答案为：0.25；
（5）二氧化硫有还原性，高锰酸钾有强氧化性，二氧化硫能与高锰酸钾发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色，Fe²⁺也使高锰酸钾溶液褪色，所以方案①不合理，
故答案为：方案①；因为A的溶液中含有SO₂，SO₂也能使KMnO₄溶液褪色；
（6）二氧化硫能使含有碘的淀粉溶液褪色，说明发生了氧化还原反应，碘是氧化剂，二氧化硫是还原剂，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，其反应的离子方程式为：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-；
故答案为：B中溶液蓝色褪去；I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-．

点评 本题考查了物质性质实验方案的设计，题目难度中等，试题涉及氧化性还原性强弱比较、性质实验方案的设计与评价等知识，明确掌握浓硫酸的性质、二氧化硫的检验方法等知识为解答本题关键．