Question

7．从2013年12月1日零时起，车用汽油升级为“国Ⅳ”标准，汽油中的硫含量下降三分之二，对二氧化硫的排放有了大大的改善，SO₂可以用Fe（ NO₃）₃溶液吸收，某高中化学兴趣小组对SO₂和 Fe（ NO₃）₃ 溶液的反应[0.1mol/L的Fe（NO₃）₃ 溶液的 pH=2]做了相应探究．
探究I
（l）某同学进行了下列实验：取12.8g铜片和20mL 18mol•L^-1的浓硫酸放在三颈瓶中共热，直至反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，同时根据所学的知识同学们认为还有较多的硫酸剩余．

该同学设计求余酸的物质的量实验方案是测定产生气体的量．其方法有多种，请问下列方案中不可行的是A（填字母）．
A．将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管，结束反应后再次称重
B．将产生的气体缓缓通入足量Na₂S溶液后，测量所得沉淀的质量
C．用排饱和NaHSO₃溶液的方法测定其产生气体的体积（折算成标准状况）
探究II
（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）装置B中产生了白色沉淀，分析B中产生白色沉淀的原因，提出下列二种猜想：
猜想1：SO₂与Fe³⁺反应；
猜想2：在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应；
①按猜想1，装置B中反应的离子方程式是Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺（ 可分步写SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓），证明该猜想1中生成的还原产物，某同学取少量溶液滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，紫红色褪去，请分析该同学做法是否正确不正确（填“正确”或“不正确”），理由是SO₂也可以使酸性高锰酸钾褪色．
②按猜想2，只需将装置B中的Fe（NO₃）₃溶液替换为等体积的下列某种溶液，在相同条件下进行实验．应选择的替换溶液是c（填序号）．
a．1mol/L 稀硝酸 b．pH=1的FeCl₃溶液c．6.0mol/L NaNO₃和0.2mol/L盐酸等体积混合的溶液
③尾气的合理处理方法是用NaOH溶液来吸收．

Answer 1

分析 （1）测定SO₂的量必须做到不能在测量时损耗，便于测定分析，碱石灰能吸收二氧化硫和水，二氧化硫易溶于水；
（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）①根据猜想1：SO₂与Fe³⁺反应，Fe³⁺具有氧化性，二氧化硫具有还原性发生反应生成三价铁和硫酸根，据此书写方程式；高锰酸钾具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，两者能发生氧化还原反应；
②根据猜想2：在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应，可将B中的Fe（NO₃）₃溶液中的三价铁离子换掉，硝酸根不变即可；
③尾气主要是二氧化硫以及氮的氧化物气体，可以用碱来吸收．

解答 解：（1）A．将装置产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量，由于气体中含有水蒸气，碱石灰会吸收二氧化硫和水蒸气，称量后计算不准确，故A错误；
B．将产生的气体缓缓通入足量Na₂S溶液后，二氧化硫中+4价的硫和硫化钠中-2价硫发生价态归中反应生成零价的硫单质，可通过测量所得沉淀的质量进行二氧化硫的气体体积测定，故B正确；
C．用排饱和NaHSO₃溶液的方法测出装置A产生气体的体积，二氧化硫在饱和NaHSO₃溶液中的溶解度降低，可以用排水量气方法进行二氧化硫的气体体积测定，故C正确；
故答案为：A；
（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）①按猜想1：SO₂与Fe³⁺反应，Fe³⁺具有氧化性，二氧化硫具有还原性发生反应生成三价铁和硫酸根，离子方程式是Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺；（ 可分步写SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓），证明该猜想1中生成的还原产物，某同学取少量溶液滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，紫红色褪去，该同学做法错误，因高锰酸钾具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，所以两者发生氧化还原反应，SO₂也可以使酸性高锰酸钾褪色，
故答案为：Ba²⁺+SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═BaSO₄↓+4H⁺+2Fe²⁺（ 可分步写SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2Fe²⁺，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓）；不正确；SO₂也可以使酸性高锰酸钾褪色；
②按猜想2，在酸性条件下SO₂与NO₃^-反应，实验中c（NO₃^-）=3mol/L，则可将B中的Fe（NO₃）₃溶液中的三价铁离子换掉，硝酸根不变，所以可用6.0mol•L^-1NaNO₃和0.2mol•L^-1盐酸等体积混合的溶液代替，故答案为：c；
③尾气主要是二氧化硫以及氮的氧化物气体，可以用NaOH溶液来吸收，故答案为：用NaOH溶液来吸收．

点评 本题考查浓硫酸的性质实验探究，题目难度中等，注意把握二氧化硫的性质为解答该题的关键，注意二氧化硫的还原性为重要知识点．