Question

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

（1）滴加濃硫酸之前，先通氮氣的目的是排除空氣對實驗的干擾，C裝置的作用是吸收SO₂等尾氣．
（2）充分反應后，能說明SO₂和Fe（NO₃）₃溶液發(fā)生反應的實驗現(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)生反應的原理，該研究小組提出如下猜想：
猜想1：SO₂與Fe³⁺反應；
猜想2：在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應；
猜想3：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應
①若猜想1成立，裝置B中反應的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺；若要檢驗Fe³⁺是否耗盡，所需試劑的化學式是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反應來進一步驗證．
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，研究小組為測定某工廠區(qū)空氣中SO₂的含量，取10m³（標準狀況下）空氣，緩慢通過足量溴水中，在所得溶液中加入過量的BaCl₂溶液，將產(chǎn)生的白色沉淀洗滌、干燥，稱得質量為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，所以鼓入氮氣的目的是排凈空氣防止干擾實驗；未反應完的SO₂會污染環(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；
①Fe³⁺具有氧化性，可將二氧化硫氧化成硫酸根，本身被還原成二價鐵，根據(jù)反應產(chǎn)物進行書寫；檢驗溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，溶液變紅，說明Fe³⁺存在；
②若猜想2成立，則需證明在酸性條件下SO₂與NO₃^-反應以及SO₂與Fe³⁺不反應；
（4）根據(jù)題意可知，發(fā)生的反應有：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，由上述反應根據(jù)元素守恒可以得出二氧化硫與硫酸鋇之間的關系，由硫酸鋇的質量可求出二氧化硫的質量，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，會干擾實驗，所以排入氮氣的目的是排凈空氣防止干擾實驗；未反應完的SO₂會污染環(huán)境，所以C裝置的作用是吸收SO₂等尾氣；
故答案為：排除空氣對實驗的干擾；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；
故答案為：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應；
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，本身被還原成二價鐵，反應的離子方程式是SO₂+2Fe³⁺+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺；檢驗溶液中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，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，則選用FeCl₃與BaCl₂的混合溶液，無現(xiàn)象；
故選：ac；
（4）設SO₂的質量為x，由反應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．

點評 本題屬于實驗探究題，要根據(jù)實驗原理提出假設，再結合物質的性質加以驗證，側重于考查學生的實驗探究能力和對知識的應用能力，題目難度中等．