Question

【題目】興趣小組探究SO2氣體還原Fe3+、I2，它們使用的藥品和裝置如圖所示：

（1）SO2氣體和Fe3+反應的氧化產物、還原產物分別是________、________

（2）下列實驗方案適用于在實驗室制取所需SO2的是________。

A．Na2SO3溶液與HNO3 B．Na2SO3固體與濃硫酸

C．固體硫在純氧中燃燒 D．銅與濃H2SO4共熱

（3）裝置C的作用是__________________________________________________。

（4）裝置B中反應的離子方程式_________________________________________________。

（5）在上述裝置中通入過量的SO2，為了驗證A中SO2與Fe3+發生了氧化還原反應，他們取A中的溶液，分成三份，并設計了如下實驗：

方案①：往第一份試液中加入酸性KMnO4溶液，紫紅色褪去。

方案②：往第二份試液中加入NaOH溶液，產生白色沉淀，并迅速轉為灰綠，最后呈紅褐色。

方案③：往第三份試液中加入用稀鹽酸酸化的BaCl2，產生白色沉淀。

上述方案不合理的是方案_____，原因是__________________________________________________

Answer 1

【答案】SO42－ Fe2+ BD 吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣 SO2 + I2 +2H2O = 4H+ +SO42- +2I- ① SO2也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

【解析】

二氧化硫與碘、Fe3+發生氧化還原反應，方程式分別為SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，2Fe3++SO2+2H2O =2Fe2++SO42-+4H+，由于二氧化硫具有毒性，所以用氫氧化鈉溶液進行尾氣處理。實驗室制備氣體要求操作簡便安全，產物單一或易于提純。

（1）根據氧化還原反應原理，二氧化硫中的硫元素化合價升高，失去電子，發生氧化反應，故SO2氣體和Fe3+反應的氧化產物是SO42－，F e3+被還原為Fe2+，還原產物是Fe2+；

（2）A．Na2SO3具有還原性，硝酸具有氧化性，Na2SO3與HNO3反應生成Na2SO4、NO和水，不能制備SO2；

B．Na2SO3固體與濃硫酸，利用濃硫酸的酸性，強酸制弱酸Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O，產物單一，符合題意；

C．固體硫在純氧中燃燒，產生二氧化硫，但是純氧量無法控制，不用于實驗室制備SO2；

D．銅與濃H2SO4共熱，實驗室制取二氧化硫的常用反應，Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O，產物單一，符合題意。

綜上所述，采用BD進行SO2的實驗室制備。

（3）二氧化硫具有毒性，氫氧化鈉與SO2發生反應，保護環境。裝置C的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣；

（4）裝置B中反應的離子方程式SO2 + I2 +2H2O = 4H+ +SO42- +2I-；

（5）A中的溶液，理論上包括溶于水的部分二氧化硫，反應產生的亞鐵離子和硫酸根離子，同時溶液顯酸性。方案①：往第一份試液中加入酸性KMnO4溶液，紫紅色褪去，說明溶液中存在能與MnO4-反應的物質，亞鐵離子和二氧化硫都能將KMnO4還原，故不能確定是否發生了反應；方案②往第二份試液中加入NaOH溶液，產生白色沉淀，并迅速轉為灰綠，最后呈紅褐色，說明產生了氫氧化亞鐵，在空氣中迅速被氧化為紅褐色氫氧化鐵沉淀，說明A中含有亞鐵離子，能說明二氧化硫與Fe3+發生了氧化還原反應；方案③往第三份試液中加入用稀鹽酸酸化的BaCl2，產生白色沉淀，白色沉淀為硫酸鋇，說明溶液中有SO42-，二氧化硫被氧化，能說明二氧化硫與Fe3+發生了氧化還原反應。綜上所述，上述方案不合理的是方案①，原因是SO2也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。