Question

14．某研究小組用如圖裝置探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液的反應(yīng)：
已知：1.0mol•L^-1的Fe（NO₃）₃溶液的pH=1，請(qǐng)回答下列問題：

（1）滴加濃硫酸之前，先通氮?dú)獾哪康氖桥懦�空氣�?duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，C裝置的作用是吸收SO₂等尾氣．
（2）充分反應(yīng)后，能說(shuō)明SO₂和Fe（NO₃）₃溶液發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B中產(chǎn)生了白色沉淀．
（3）為探究SO₂和Fe（NO₃）₃溶液發(fā)生反應(yīng)的原理，該研究小組提出如下猜想：
猜想1：SO₂與Fe³⁺反應(yīng)；
猜想2：在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應(yīng)；
猜想3：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)
①若猜想1成立，裝置B中反應(yīng)的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺；若要檢驗(yàn)Fe³⁺是否耗盡，所需試劑的化學(xué)式是KSCN溶液．
②若猜想2成立，還必須選用下列試劑中的ac（填字母）與SO₂反應(yīng)來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證．
a．NaNO₃與BaCl₂的混合溶液
b．FeCl₃，NaNO₃的混合溶液
c．FeCl₃與BaCl₂的混合溶液．
（4）SO₂為空氣污染物，研究小組為測(cè)定某工廠區(qū)空氣中SO₂的含量，取10m³（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）空氣，緩慢通過(guò)足量溴水中，在所得溶液中加入過(guò)量的BaCl₂溶液，將產(chǎn)生的白色沉淀洗滌、干燥，稱得質(zhì)量為0.4660g，則此空氣中SO₂的濃度為12.8mg•m^-3．

Answer 1

分析 （1）氧氣能將SO₂氧化，所以鼓入氮?dú)獾哪康氖桥艃艨諝夥乐垢蓴_實(shí)驗(yàn)；未反應(yīng)完的SO₂會(huì)污染環(huán)境；
（2）SO₂具有還原性，酸性條件下，能被硝酸根離子或鐵離子氧化生成硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀；
（3）Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都具有氧化性，都可與SO₂反應(yīng)；
①Fe³⁺具有氧化性，可將二氧化硫氧化成硫酸根，本身被還原成二價(jià)鐵，根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行書寫；檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，溶液變紅，說(shuō)明Fe³⁺存在；
②若猜想2成立，則需證明在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應(yīng)以及SO₂與Fe³⁺不反應(yīng)；
（4）根據(jù)題意可知，發(fā)生的反應(yīng)有：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，由上述反應(yīng)根據(jù)元素守恒可以得出二氧化硫與硫酸鋇之間的關(guān)系，由硫酸鋇的質(zhì)量可求出二氧化硫的質(zhì)量，再求出空氣中SO₂的濃度；

解答 解：（1）氧氣能將SO₂氧化，所以如果裝置中含有氧氣，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)，所以排入氮?dú)獾哪康氖桥艃艨諝夥乐垢蓴_實(shí)驗(yàn)；未反應(yīng)完的SO₂會(huì)污染環(huán)境，所以C裝置的作用是吸收SO₂等尾氣；
故答案為：排除空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；吸收SO₂等尾氣；
（2）SO₂具有還原性，酸性條件下，能被硝酸根離子或鐵離子氧化生成硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀，故答案為：B中產(chǎn)生了白色沉淀；
（3）Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都能氧化SO₂，即SO₂和Fe³⁺、酸性條件下的NO₃^-都反應(yīng)；
故答案為：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)；
①若猜想1成立，F(xiàn)e³⁺具有氧化性，可將二氧化硫氧化成硫酸根，本身被還原成二價(jià)鐵，反應(yīng)的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺；檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，取少量溶液與試管中，滴加KSCN溶液，溶液變紅說(shuō)明Fe³⁺存在，
故答案為②：SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺；KSCN溶液；
②若猜想2成立，則需證明在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應(yīng)，則選用NaNO₃與BaCl₂的混合溶液，出現(xiàn)白色沉淀，以及SO₂與Fe³⁺不反應(yīng)，則選用FeCl₃與BaCl₂的混合溶液，無(wú)現(xiàn)象；
故選：ac；
（4）設(shè)SO₂的質(zhì)量為x，由反應(yīng)SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl可得：
   SO₂～H₂SO₄～BaSO₄
   64         233
   x        0.4660g
$\frac{64}{233}$=$\frac{x}{0.466g}$解得：x=0.128g=128mg，
則空氣中SO₂的濃度為$\frac{128mg}{10m{\;}^{3}}$=12.8 mg/m³；
故答案為：12.8 mg/m³．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于實(shí)驗(yàn)探究題，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理提出假設(shè)，再結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)加以驗(yàn)證，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，題目難度中等．