Question

16．某研究性學(xué)習(xí)小組通過下列反應(yīng)原理制備SO₂并進行性質(zhì)探究．反應(yīng)原理為：Na₂SO₃（固）+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O

（1）根據(jù)上述原理制備并收集干燥SO₂的實驗裝置連接順序為AECED或AECD或AECF．
（2）D中盛裝的試劑為NaOH溶液．
（3）甲同學(xué)用注射器吸取純凈的SO₂并結(jié)合裝置G進行SO₂的性質(zhì)實驗，若X是Na₂S溶液，其目的是檢驗SO₂的氧化性，可觀察到的現(xiàn)象產(chǎn)生黃色沉淀．
（4）實驗1：乙同學(xué)將溶液X換為濃度均為0.1mol/L Fe（NO₃）₃和BaCl₂的混合溶液（已經(jīng)除去溶解氧），通入少量SO₂后觀察到燒杯產(chǎn)生白色沉淀，乙同學(xué)認為白色沉淀為BaSO₄，為探究白色沉淀的成因，他繼續(xù)進行如下實驗驗證：（已知：0.1mol/L Fe（NO₃） ₃的pH=2）

實驗	操作	現(xiàn)象	結(jié)論和解釋
2	將SO2通入0.1mol/LFeCl3和BaCl2混合液	產(chǎn)生白色沉淀	Fe3+能氧化H2SO3
3	將SO2通入0.01mol/LHNO3 和 BaCl2混合液	產(chǎn)生白色沉淀	酸性條件NO3-能將H2SO3氧化為SO42-

（5）丙同學(xué)認為以上實驗只能說明Fe³⁺和酸性條件下NO₃^-均能將H₂SO₃氧化為SO₄^2-，不能說明誰先氧化H₂SO₃，他利用提供的試劑（限選試劑：KSCN溶液，K₃[Fe（CN）₆]溶液，苯酚溶液，硝酸溶液）設(shè)計實驗方案探究何種微粒先發(fā)生反應(yīng)．請幫助他完成方案（包括操作現(xiàn)象和結(jié)論）：取乙同學(xué)實驗1后裝置G中燒杯的上層清液于試管中，往試管中滴加鐵氰化鉀溶液，若溶液出現(xiàn)藍色沉淀，則證明是Fe³⁺先氧化H₂SO₃，若溶液沒有明顯現(xiàn)象，則證明是pH=2的HNO₃先氧化H₂SO₃．
（6）丁同學(xué)在實驗2過程發(fā)現(xiàn)，黃色溶液先變紅棕色后慢慢變淺綠色，查閱資料得：Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺（紅棕色）．請用化學(xué)平衡移動原理解釋實驗2中溶液顏色變化的原因反應(yīng)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺（反應(yīng)①）較Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺（反應(yīng)②）反應(yīng)緩慢，故先發(fā)生反應(yīng)②，然后發(fā)生反應(yīng)①，但反應(yīng)①的限度較大，故溶液中c（Fe³⁺）慢慢降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液．

Answer 1

分析 解：（1）反應(yīng)原理為：Na₂SO₃（固）+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，根據(jù)上述原理制備并收集干燥SO₂的實驗裝置選擇A為發(fā)生裝置，生成二氧化硫中含水蒸氣，通過裝置E中的濃硫酸干燥二氧化硫氣體，通過裝置C收集二氧化硫氣體，剩余氣體不能排放需要通過裝置D或F吸收；
（2）D中是吸收多余的二氧化硫氣體，應(yīng)用氫氧化鈉溶液；
（3）甲同學(xué)用注射器吸取純凈的SO₂并結(jié)合裝置G進行SO₂的性質(zhì)實驗，若X是Na₂S溶液，則二氧化硫和硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫單質(zhì)；
（4）乙同學(xué)將溶液X換為濃度均為0.1mol/L Fe（NO₃）₃和BaCl₂的混合溶液（已經(jīng)除去溶解氧），通入少量SO₂后觀察到燒杯產(chǎn)生白色沉淀，乙同學(xué)認為白色沉淀為BaSO₄，鐵離子氧化二氧化硫生成硫酸，結(jié)合鋇離子生成硫酸鋇沉淀，二氧化硫通入硝酸的氯化鋇溶液中，稀硝酸氧化二氧化硫為硫酸生成硫酸鋇沉淀；
（5）丙同學(xué)認為以上實驗只能說明Fe³⁺和酸性條件下NO₃^-均能將H₂SO₃氧化為SO₄^2-，不能說明誰先氧化H₂SO₃，他利用提供的試劑（限選試劑：KSCN溶液，K₃[Fe（CN）₆]溶液，苯酚溶液，硝酸溶液）設(shè)計實驗方案探究何種微粒先發(fā)生反應(yīng)，取乙同學(xué)實驗1后裝置G中燒杯的上層清液于試管中，加入往試管中滴加鐵氰化鉀溶液，若溶液出現(xiàn)藍色沉淀，則證明是Fe³⁺先氧化H₂SO₃，若溶液沒有明顯現(xiàn)象，則證明是pH=2的HNO₃先氧化H₂SO₃；
（6）反應(yīng)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺（反應(yīng)①）較Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺（反應(yīng)②）反應(yīng)緩慢，故先發(fā)生反應(yīng)②，然后發(fā)生反應(yīng)①，但反應(yīng)①的限度較大，據(jù)此分析．

解答 解：（1）反應(yīng)原理為：Na₂SO₃（固）+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，根據(jù)上述原理制備并收集干燥SO₂的實驗裝置選擇A為發(fā)生裝置，生成二氧化硫中含水蒸氣，通過裝置E中的濃硫酸干燥二氧化硫氣體，通過裝置C收集二氧化硫氣體，剩余氣體不能排放需要通過裝置D或F吸收，制備并收集干燥SO₂的實驗裝置連接順序為：AECED 或AECD或AECF，
故答案為：AECED 或AECD或AECF；
（2）D裝置是吸收多余的二氧化硫氣體，D中盛裝的試劑為氫氧化鈉溶液，
故答案為：NaOH溶液；
（3）甲同學(xué)用注射器吸取純凈的SO₂并結(jié)合裝置G進行SO₂的性質(zhì)實驗，若X是Na₂S溶液，則二氧化硫和硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂S+SO2+2H₂O=3S+4NaOH，表現(xiàn)了二氧化硫的氧化性，反應(yīng)現(xiàn)象為生成黃色沉淀，
故答案為：氧化性；產(chǎn)生黃色沉淀；
（4）乙同學(xué)將溶液X換為濃度均為0.1mol/L Fe（NO₃）₃和BaCl₂的混合溶液（已經(jīng)除去溶解氧），通入少量SO₂后觀察到燒杯產(chǎn)生白色沉淀，乙同學(xué)認為白色沉淀為BaSO₄，鐵離子氧化二氧化硫生成硫酸，結(jié)合鋇離子生成硫酸鋇沉淀，二氧化硫通入硝酸的氯化鋇溶液中，稀硝酸氧化二氧化硫為硫酸生成硫酸鋇沉淀；
將SO₂通入0.1mol/L FeCl₃和BaCl₂混合液產(chǎn)生白色沉淀，是Fe³⁺能氧化H₂SO₃ ，將SO₂通入0.01mol/L HNO₃ 和 BaCl₂混合液，產(chǎn)生白色沉淀酸性條件NO₃^-能將H₂SO₃氧化為SO₄^2-，
故答案為：FeCl₃；0.01mol/L HNO₃；
（5）丙同學(xué)認為以上實驗只能說明Fe³⁺和酸性條件下NO₃^-均能將H₂SO₃氧化為SO₄^2-，不能說明誰先氧化H₂SO₃，他利用提供的試劑（限選試劑：KSCN溶液，K₃[Fe（CN）₆]溶液，苯酚溶液，硝酸溶液）設(shè)計實驗方案探究何種微粒先發(fā)生反應(yīng)，取乙同學(xué)實驗1后裝置G中燒杯的上層清液于試管中，往試管中滴加鐵氰化鉀溶液，若溶液出現(xiàn)藍色沉淀，則證明是Fe³⁺先氧化H₂SO₃，若溶液沒有明顯現(xiàn)象，則證明是pH=2的HNO₃先氧化H₂SO₃，
故答案為：往試管中滴加鐵氰化鉀溶液，若溶液出現(xiàn)藍色沉淀，則證明是Fe³⁺先氧化H₂SO₃，若溶液沒有明顯現(xiàn)象，則證明是pH=2的HNO₃先氧化H₂SO₃；
（6）丁同學(xué)在實驗2過程發(fā)現(xiàn)，黃色溶液先變紅棕色后慢慢變淺綠色，查閱資料得：Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺（紅棕色）．請用化學(xué)平衡移動原理解釋實驗2中溶液顏色變化的原因是：反應(yīng)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺（反應(yīng)①）較Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺（反應(yīng)②）反應(yīng)緩慢，故先發(fā)生反應(yīng)②，然后發(fā)生反應(yīng)①，但反應(yīng)①的限度較大，故溶液中c（Fe³⁺）慢慢降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液，
故答案為：反應(yīng)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺（反應(yīng)①）較Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺（反應(yīng)②）反應(yīng)緩慢，故先發(fā)生反應(yīng)②，然后發(fā)生反應(yīng)①，但反應(yīng)①的限度較大，故溶液中c（Fe³⁺）慢慢降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液．

點評 本題考查了化學(xué)實驗設(shè)計、物質(zhì)性質(zhì)鑒別、反應(yīng)現(xiàn)象的分析判斷、氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．