Question

【題目】Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性，能氧化SO2 。為驗(yàn)證該反應(yīng)，用1 mol· L-1 FeCl3溶液與SO2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1）Fe3+氧化SO2的反應(yīng)表示為 M。向黃色FeCl3溶液中通入SO2后，預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是__________

（2）用如下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①將A裝置加熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________

②A中產(chǎn)生的氣體通入B中后，溶液變?yōu)榧t色。為證明B中Fe3+氧化了SO2，進(jìn)行如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)：

I 取B中紅色溶液，加入鐵氰化鉀溶液，有藍(lán)色沉淀生成，Fe3+與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式是____________。

II取B中紅色溶液，加入用鹽酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀，證明B中Fe3+氧化了SO2。比較I和II實(shí)驗(yàn)方案，哪個(gè)方案更好，理由是___________。

（3）已知：B中溶液變紅的反應(yīng)：Fe3+＋6SO2 Fe(SO2)63+（紅色 ）K=1 表示為N證明該反應(yīng)是可逆反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是___________。

（4）向1 mol· L-1 FeCl3溶液通入足量SO2，溶液很快變?yōu)榧t色；停止通入SO2，靜置；15分鐘后溶液逐漸變?yōu)辄S色；60分鐘后變?yōu)闇\綠色。說明B中既發(fā)生反應(yīng)M，也發(fā)生了反應(yīng)N。結(jié)合反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)原理解釋溶液很快變紅，最終變淺綠的原因____________。

Answer 1

【答案】 黃色溶液逐漸轉(zhuǎn)化為淺綠色 2Fe3+ + SO2 +2 H2O = 2Fe2+ + SO42- + 4H+ 采用鐵氰化鉀檢驗(yàn)二價(jià)鐵更好，如果是檢驗(yàn)硫酸根的話，存在空氣中氧氣氧化溶液中+4價(jià)硫的干擾 取紅色溶液，加入過量的NaOH溶液，充分混合，靜置，上層清液為無色，證明反應(yīng)N是可逆反應(yīng) 反應(yīng)M和反應(yīng)N相比，反應(yīng)N的反應(yīng)速率更快，所以先觀察到紅色，反應(yīng)M的反應(yīng)速率慢，但是限度更大，在反應(yīng)N達(dá)平衡后，反應(yīng)M建立平衡過程中，不斷消耗Fe3+ 和 SO2是使反應(yīng)N平衡左移，最終溶液呈現(xiàn)淺綠色

【解析】(1) FeCl3溶液呈黃色，被SO2還原后生成Fe2+，所以溶液的顏色由黃色逐漸變淺綠色；

(2)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，在A裝置中產(chǎn)生的SO2通入B中與FeCl3溶液反應(yīng)，所以A中試管內(nèi)是濃硫酸與銅的反應(yīng)，化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；②取B中紅色溶液，加入鐵氰化鉀溶液，有藍(lán)色沉淀生成，證明溶液中含有Fe2+，所以Fe3+與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式是2Fe3+ + SO2 +2 H2O = 2Fe2+ + SO42- + 4H+；由于SO2溶于水生成的亞硫酸很容易被空氣氧化為硫酸，在加入BaCl2溶液后，即可生成白色沉淀，因此有白色沉淀生成不能確定是Fe3+氧化了SO2，所以采用I方案更好，因?yàn)殍F氰化鉀檢驗(yàn)二價(jià)鐵，可排除空氣中氧氣氧化溶液中+4價(jià)硫生成SO42-的干擾；

(3)由于Fe3+和SO2都能與NaOH反應(yīng)，所以向紅色溶液中加入過量的NaOH溶液，充分混合，有紅褐色沉淀生成，靜置后，溶液變?yōu)闊o色，即說明反應(yīng)N向逆反應(yīng)進(jìn)行了，說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；

(4)根據(jù)題目的敘述可推出，反應(yīng)N的速率比反應(yīng)M更快，所以先觀察到溶液變紅色；但停止通入SO2，靜置15分鐘后溶液逐漸變?yōu)辄S色，說明反應(yīng)N向左進(jìn)行了，即反應(yīng)N是可逆的，更重要的是說明反應(yīng)M進(jìn)行的程度很大，Fe3+不斷氧化SO2，使Fe3+和SO2的濃度減小，導(dǎo)致反應(yīng)N的平衡不斷向左移動(dòng)，最終Fe3+被SO2還原為Fe2+使溶液呈淺綠色。