Question

12．二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用，是大气主要污染物之一，具有一定的还原性，探究SO₂气体还原Fe³⁺、I₂，可以使用的药品和装置如图所示：
（1）写出由铜和浓硫酸制取SO₂的化学方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）装置A中的现象是溶液由黄色变为浅绿色．若要从A中的FeCl₃溶液中提取晶体，必须进行的实验操作步骤：蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥，在过滤操作中有用到的玻璃仪器有CDE（填编号）．
A．酒精灯   B．烧瓶    C．漏斗   D．烧杯    E．玻璃棒  F．坩埚
（3）根据以上现象，该小组同学认为SO₂与FeCl₃发生氧化还原反应．
①写出SO₂与FeCl₃溶液反应的离子方程式2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
②请设计实验方案检验有Fe²⁺生成取少量A中反应后的溶液于试管中，滴入2～3滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有蓝色沉淀生成；
（4）B中蓝色溶液褪色，表明I^-的还原性比SO₂弱（填“强”或“弱”）．
（5）若C中所得溶液只有一种溶质且pH＞7，则溶液中各离子浓度大小顺序为c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）．
（6）工业上通过煅烧黄铁矿产生SO₂来进一步得到硫酸，已知煅烧1g FeS₂产生7.1kJ热量，写出煅烧FeS₂的热化学反应方程式4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）Cu与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫与水；
（2）三价铁离子具有强的氧化性，在溶液能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，自身被还原为亚铁离子；
过滤用到的仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（3）①三价铁离子具有强的氧化性，在溶液能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，自身被还原为亚铁离子；
②用K₃[Fe（CN）₆]溶液检验，有蓝色沉淀生成；
（4）B中蓝色溶液褪色，明发生了氧化还原反应，反应的离子方程式为：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-，还原剂的还原性大于还原产物的还原性；
（5）若C中所得溶液只有一种溶质且pH＞7，则溶质为Na₂SO₃，SO₃^2-水解溶液呈碱性，氢氧根离子源于SO₃^2-的水解、水的电离；
（6）发生反应：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，计算4molFeS₂燃烧放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式．

解答 解：（1）Cu与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫与水，反应方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）三价铁离子具有强的氧化性，在溶液能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，自身被还原为亚铁离子，现象是：溶液由黄色变为浅绿色，
过滤用到的仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗，
故答案为：溶液由黄色变为浅绿色；CDE；
（3）①三价铁离子具有强的氧化性，在溶液能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，自身被还原为亚铁离子，反应离子方程式为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
②检验有Fe²⁺生成的实验方案为：取少量A中反应后的溶液于试管中，滴入2～3滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有蓝色沉淀生成，
故答案为：取少量A中反应后的溶液于试管中，滴入2～3滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有蓝色沉淀生成；
（4）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，其反应的离子方程式为：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，表明I^-的还原性比SO₂弱，
故答案为：弱；
（5）若C中所得溶液只有一种溶质且pH＞7，则溶质为Na₂SO₃，SO₃^2-水解溶液呈碱性，氢氧根离子源于SO₃^2-的水解、水的电离，则溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
（6）发生反应：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，1g FeS₂产生7.1kJ热量，则4molFeS₂燃烧放出的热量为7.1kJ×$\frac{4mol×120g/mol}{1g}$=3408kJ，反应热化学方程式为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ/mol，
故答案为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ/mol．

点评 本题考查物质性质探究实验方案，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、盐类水解、热化学方程式书写等知识，（2）中亚铁离子检验为易错点，如利用使酸性高锰酸钾溶液褪色检验时二氧化硫会影响．