Question

【題目】某校化學興趣小組探究SO2與FeCl3溶液的反應，裝置如下圖所示。

已知：

i．Fe(HSO3)2+離子為紅棕色，它可以將Fe3+還原為Fe2+。

ii．生成Fe(HSO3)2+離子的反應為：Fe3+ +HSOFe(HSO3)2+ 。

步驟一：實驗準備：

如上圖連接裝置，并配制100mL 1.0 mol·L-1 FeCl3溶液(未用鹽酸酸化)，測其pH約為1，取少量裝入試管D 中。

(1)配制100mL1.0 mol·L-1 FeCl3溶液用到的主要玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和______，裝置C的作用為：________________。

(2)用離子方程式解釋1.0 mol·L-1 FeCl3溶液(未用鹽酸酸化)pH=1的原因：________

步驟二：預測實驗

(3)該小組同學預測SO2與FeCl3溶液反應的現象為溶液由棕黃色變成淺綠色。

該小組同學預測的理論依據為：________________

步驟三：動手實驗

(4)當SO2通入到FeCl3溶液至飽和時，同學們觀察到的現象是溶液由棕黃色變成紅棕色，將混合液放置12小時，溶液才變成淺綠色。

①SO2與FeCl3溶液反應生成了Fe(HSO3)2+離子的實驗證據為：__________。證明淺綠色溶液中含有Fe2+的實驗操作為：_____________ 。

②為了探究如何縮短紅棕色變為淺綠色的時間，該小組同學進行了如下實驗。

實驗I	往5mL1mol·L-1 FeCl3溶液中通入SO2氣體，溶液立即變為紅棕色。微熱3 min，溶液顏色變為淺綠色。
實驗II	往5mL重新配制的1mol·L-1 FeCl3溶液(用濃鹽酸酸化)中通入SO2氣體，溶液立即變為紅棕色。幾分鐘后，發現溶液顏色變成淺綠色。

綜合上述實驗探究過程，得出的結論為：____________。

步驟四：反思實驗：

(5)在制備SO2的過程中，同學們發現，使用70%的硫酸比用98%的濃硫酸反應速率快，分析其中的原因是_________。

Answer 1

【答案】100mL容量瓶 安全瓶 防倒吸 Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ SO2有強還原性，FeCl3有強氧化性，發生氧化還原反應生成Fe2+或SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋ 溶液變成紅棕色 向反應后的溶液中加入鐵氰化鉀{K3[Fe(CN)6]}溶液 加熱、提高FeCl3溶液的酸性會縮短淺綠色出現的時間 反應本質是H+與SO反應，70%的硫酸中含水較多，c(H+)和c(SO)都較大，生成SO2速率更快

【解析】

探究SO2與FeCl3溶液的反應，根據圖示，B中亞硫酸鈉與硫酸反應放出二氧化硫，二氧化硫易溶于水，為了防止倒吸，需要安裝安全瓶，將生成的二氧化硫通入FeCl3溶液中反應，通過觀察現象進行實驗。在解答時要結合題目所給信息和化學反應原理分析解答。

(1) 配制溶液的步驟有稱量、溶解、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，冷卻后轉移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為天平、藥匙、量筒、燒杯、100mL容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管，其中玻璃儀器有量筒、燒杯、100mL容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管，缺少的儀器：100mL容量瓶；裝置C為安全瓶，防止D中溶液倒吸入B中，故答案為：100mL 容量瓶；安全瓶，防止倒吸；

(2) FeCl3為強酸弱堿鹽，水解后溶液顯酸性，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，故答案為：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋；

(3) SO2具有還原性，能夠與FeCl3溶液發生氧化還原反應生成亞鐵離子，SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋，因此反應的現象為溶液由棕黃色變成淺綠色，故答案為：SO2有強還原性，FeCl3有強氧化性，發生氧化還原反應生成Fe2+(或SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋)；

(4)①Fe(HSO3)2+離子為紅棕色，當SO2通入到FeCl3溶液至飽和時，同學們觀察到的現象是溶液由棕黃色變成紅棕色，說明反應生成了Fe(HSO3)2+離子；Fe(HSO3)2+離子為紅棕色，它可以將Fe3+還原為Fe2+，證明淺綠色溶液中含有Fe2+的實驗操作為向反應后的溶液中加入鐵氰化鉀溶液{K3[Fe(CN)6]}，生成藍色沉淀，故答案為：溶液變成紅棕色；向反應后的溶液中加入鐵氰化鉀{K3[Fe(CN)6]}溶液；

②根據實驗I，將溶液微熱3 min，溶液顏色變為淺綠色，根據實驗II，向溶液中通入SO2氣體，溶液立即變為紅棕色，幾分鐘后，發現溶液顏色變成淺綠色，說明加熱、提高FeCl3溶液的酸性會縮短淺綠色出現的時間，故答案為：加熱、提高FeCl3溶液的酸性會縮短淺綠色出現的時間；

(5)亞硫酸鈉與硫酸反應放出二氧化硫的本質是H+與SO反應，98%的濃硫酸中H2SO4電離的很少，而70%的硫酸中含水較多，H2SO4幾乎完全電離，導致c(H+)和c(SO)都較大，生成SO2速率更快，故答案為：反應本質是H+與SO反應，70%的硫酸中含水較多，c(H+)和c(SO)都較大，生成SO2速率更快。