Question

15．為探究Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液的反應規(guī)律，某同學進行實驗如下：
已知：Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺
（1）進行實驗i和ii：

序號	操作	現(xiàn)象
i	向2mL pH=2的0.05mol•L-1 K2Cr2O7橙色溶液中滴加飽和Na2SO3溶液（pH 約為 9）3滴	溶液變綠色（含Cr3+）
ii	向2mL pH=8的0.1mol•L-1 K2CrO4黃色溶液中 滴加飽和Na2SO3溶液3滴	溶液沒有明顯變化

①用化學用語表示飽和Na₂SO₃溶液pH約為9的原因：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-．
②用離子方程式解釋i中現(xiàn)象：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．
（2）繼續(xù)進行實驗iii：

序號	操作	現(xiàn)象
iii	向2mL飽和Na2SO3溶液中滴加pH=2的0.05mol•L-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴	溶液變黃色

為了說明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，補充實驗：
向2mL蒸餾水中滴加pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液3滴，溶液變成淺橙色．
①補充實驗的目的是排除水的稀釋對溶液顏色變化造成的影響．
②用化學平衡移動原理解釋iii中現(xiàn)象：Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺，溶液中大量的SO₃^2-（或OH^-）與H⁺結(jié)合導致溶液中c（H⁺）下降，平衡正向移動，溶液顏色變黃．
③根據(jù)實驗i～iii，可推測：Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液的反應與溶液酸堿性有關(guān)．
a．堿性條件下，Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液不發(fā)生氧化還原反應；
b．酸性條件下，Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液發(fā)生氧化還原反應，生成Cr³⁺．
④向?qū)嶒瀒ii所得黃色溶液中繼續(xù)滴加硫酸，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了上述推測．該現(xiàn)象是溶液變綠．
（3）為探究溶液酸性增強對Na₂SO₃溶液還原性或鉻（VI）鹽溶液氧化性的影響，該同學利用如圖裝置繼續(xù)實驗（已知電壓大小反映了物質(zhì)氧化還原性強弱的差異；物質(zhì)氧化性與還原性強弱差異越大，電壓越大）．
a．K閉合時，電壓為x．
b．向U型管左側(cè)溶液中滴加硫酸至pH=2后，電壓增大了y．
c．繼續(xù)向U型管右側(cè)溶液中滴加硫酸后，無氣體逸出，電壓幾乎不變．
①上述實驗說明：溶液酸性增強，鉻（VI）鹽溶液的氧化性增強，Na₂SO₃溶液的還原性幾乎沒有變化．
②有同學認為：隨溶液酸性增強，溶液中O₂的氧化性增強也會使電壓增大．利用如圖裝置選擇合適試劑進行實驗，結(jié)果表明O₂的存在不影響上述結(jié)論．該實驗方案是U型管左管中盛放pH=8濃度為0.1mol•L^-1K₂SO₄溶液，右管盛放飽和Na₂SO₃溶液，閉合K，記錄電壓；向左管溶液中滴加硫酸至pH=2后，記錄電壓，測得電壓增大了z（z＜y）．

Answer 1

分析 （1）①飽和Na₂SO₃溶液pH約為9，溶液顯堿性，是溶液中亞硫酸根離子水解顯堿性；
②向2mL pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液中滴加飽和Na₂SO₃溶液（pH 約為 9）3滴，溶液變綠色（含Cr³⁺），是重鉻酸根離子具有氧化性能氧化亞硫酸根離子為硫酸根；
（2）①向2mL飽和Na₂SO₃溶液中滴加pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液3滴，溶液變黃色，為了說明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，補充實驗：向2mL蒸餾水中滴加pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液3滴，溶液變成淺橙色，排除加入水稀釋對溶液顏色的影響；
②Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺，溶液中大量的SO₃^2-（或OH^-）與H⁺結(jié)合導致溶液中c（H⁺）下降，平衡正向進行；
③+6價鉻元素具有氧化性．，在酸性溶液中氧化亞硫酸根離子；
④加入酸溶液，平衡逆向進行，重鉻酸根離子氧化亞硫酸根離子，本身被還以為鉻離子為綠色溶液；
（3）①實驗說明酸性越強，鉻（VI）鹽氧化性越強，不影響亞硫酸鈉的還原性；
②左側(cè)換成中性溶液閉合電路記錄電壓，然后左管加入硫酸調(diào)節(jié)溶液PH=2記錄電壓，若電壓增大說明氧氣不影響．

解答 解：（1）①飽和Na₂SO₃溶液pH約為9，溶液顯堿性，是溶液中亞硫酸根離子水解顯堿性，水解離子方程式為：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，
故答案為：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；
②向2mL pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液中滴加飽和Na₂SO₃溶液（pH 約為 9）3滴，溶液變綠色（含Cr³⁺），是重鉻酸根離子具有氧化性，在酸性溶液中能氧化亞硫酸根離子為硫酸根離子，反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；
（2）①向2mL飽和Na₂SO₃溶液中滴加pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液3滴，溶液變黃色，為了說明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，補充實驗：向2mL蒸餾水中滴加pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液3滴，溶液變成淺橙色，補充實驗的目的是：排除水的稀釋對溶液顏色變化造成的影響，
故答案為：排除水的稀釋對溶液顏色變化造成的影響；
②向2mL飽和Na₂SO₃溶液中滴加pH=2的0.05mol•L^-1 K₂Cr₂O₇橙色溶液3滴，溶液變黃色，是因為：溶液中存在化學平衡：Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺，溶液中大量的SO₃^2-（或OH^-）與H⁺結(jié)合導致溶液中c（H⁺）下降，平衡正向移動，溶液顏色變黃，
故答案為：Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺，溶液中大量的SO₃^2-（或OH^-）與H⁺結(jié)合導致溶液中c（H⁺）下降，平衡正向移動，溶液顏色變黃；
③Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液的反應與溶液酸堿性有關(guān)，堿性條件下，Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液不發(fā)生氧化還原反應，酸性條件下，Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液發(fā)生氧化還原反應，生成Cr³⁺，
故答案為：酸性條件下，Na₂SO₃溶液和鉻（VI）鹽溶液發(fā)生氧化還原反應，生成Cr³⁺；
④向?qū)嶒瀒ii所得黃色溶液中繼續(xù)滴加硫酸，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了上述推測．Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺，加入氫離子平衡逆向進行，重鉻酸根離子氧化亞硫酸根離子，本身被還以為鉻離子為綠色溶液，該現(xiàn)象是溶液變綠，
故答案為：溶液變綠；
（3）①分析上述實驗說明：溶液酸性增強，鉻（VI）鹽溶液的氧化性增強，Na₂SO₃溶液的還原性幾乎沒有變化，
故答案為：溶液酸性增強，鉻（VI）鹽溶液的氧化性增強，Na₂SO₃溶液的還原性幾乎沒有變化；
②隨溶液酸性增強，溶液中O₂的氧化性增強也會使電壓增大．利用如圖裝置選擇合適試劑進行實驗，結(jié)果表明O₂的存在不影響上述結(jié)論．該實驗方案是左側(cè)換成中性溶液閉合電路記錄電壓，然后左管加入硫酸調(diào)節(jié)溶液PH=2記錄電壓，若電壓增大說明氧氣不影響，具體步驟為：U型管左管中盛放pH=8 0.1mol•L^-1K₂SO₄溶液，右管盛放飽和Na₂SO₃溶液，閉合K，記錄電壓；向左管溶液中滴加硫酸至pH=2后，記錄電壓，
故答案為：U型管左管中盛放pH=8 0.1mol•L^-1K₂SO₄溶液，右管盛放飽和Na₂SO₃溶液，閉合K，記錄電壓；向左管溶液中滴加硫酸至pH=2后，記錄電壓．

點評 本題考查了化學實驗探究、反應現(xiàn)象的分析應用、主要是反應條件和反應過程的原理分析判斷，實驗方案的設(shè)計驗證，題目難度較大．