Question

18．某校化学兴趣小组探究SO₂与FeCl₃溶液的反应，所用装置如图所示．
（1）该小组同学预测SO₂与FeCl₃溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色，然后开始实验．

步骤①	配制1mol•L-1 FeCl3溶液（未用盐酸酸化），测其pH约为1，取少量装入试管B中，加热A．

FeCl₃溶液显酸性的原因是Fe³⁺+3H₂O$\stackrel{△}{?}$Fe（OH）₃+3H⁺．写出装置A中产生SO₂的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）当SO₂通入到FeCl₃溶液至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，没有观察到丁达尔现象．将混合液放置12小时，溶液才变成浅绿色．
【查阅资料】Fe（HSO₃）²⁺离子为红棕色，它可以将Fe³⁺还原为Fe²⁺．生成Fe（HSO₃）²⁺离子的反应为可逆反应．
解释SO₂与FeCl₃溶液反应生成红棕色Fe（HSO₃）²⁺离子的原因：H₂O+SO₂=H₂SO₃、H₂SO₃$\stackrel{△}{?}$H⁺+HSO₃^-、Fe³⁺+HSO₃^-$\stackrel{△}{?}$Fe（HSO₃）²⁺．
写出溶液中Fe（HSO₃）²⁺离子与Fe³⁺反应的离子方程式：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺．
（3）为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了步骤③的实验．

步骤②	往5mL 1mol•L-1 FeCl3溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色．微热3min，溶液颜色变为浅绿色．
步骤③	往5mL重新配制的1mol•L-1 FeCl3溶液（用浓盐酸酸化）中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色．几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色．

用铁氰化钾溶液检验步骤②和步骤③所得溶液中的Fe²⁺，其现象为生成蓝色沉淀．
（4）综合上述实验探究过程，可以获得的实验结论：
Ⅰ．SO₂与FeCl₃溶液反应生成红棕色中间产物Fe（HSO₃）²⁺离子；
Ⅱ．红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程；
Ⅲ．加热、提高FeCl₃溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间．

Answer 1

分析 （1）根据FeCl₃溶液发生水解反应说明；装置A利用铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水来制备二氧化硫；
（2）SO₂与FeCl₃溶液混合，先是二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸部分电离生成亚硫酸氢根，亚硫酸氢根与三价铁离子结合生成Fe（HSO₃）²⁺离子；
Fe（HSO₃）²⁺离子可以将Fe³⁺还原为Fe²⁺，根据氧化还原反应特征书写；
（3）铁氰化钾溶液与二价铁离子反应生成蓝色的Fe₃（Fe（CN）₆）₂；
（4）综合上述实验分析，升高温度、提高FeCl₃溶液的酸性会加快反应速率，缩短浅绿色出现的时间．

解答 解：（1）因为FeCl₃溶液发生水解反应生成氢离子，所以溶液呈酸性，方程式为：Fe³⁺+3H₂O$\stackrel{△}{?}$Fe（OH）₃+3H⁺；装置A利用铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水来制备二氧化硫，方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案为：Fe³⁺+3H₂O$\stackrel{△}{?}$Fe（OH）₃+3H⁺；Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）SO₂与FeCl₃溶液混合，先是二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸部分电离生成亚硫酸氢根，亚硫酸氢根与三价铁离子结合生成Fe（HSO₃）²⁺离子，所以方程式为：H₂O+SO₂=H₂SO₃，H₂SO₃$\stackrel{△}{?}$H⁺+HSO₃^-，Fe³⁺+HSO₃^-$\stackrel{△}{?}$Fe（HSO₃）²⁺；Fe（HSO₃）²⁺离子可以将Fe³⁺还原为Fe²⁺，则由氧化还原反应有升必有降，则离子方程式为：Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
故答案为：H₂O+SO₂=H₂SO₃，H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，Fe³⁺+HSO₃^-$\stackrel{△}{?}$Fe（HSO₃）²⁺；Fe³⁺+H₂O+Fe（HSO₃）²⁺═2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；
（3）铁氰化钾溶液与二价铁离子反应生成蓝色的Fe₃（Fe（CN）₆）₂；故答案为：生成蓝色沉淀；
（4）综合上述实验分析，升高温度、提高FeCl₃溶液的酸性会加快反应速率，缩短浅绿色出现的时间，故答案为：加热、提高FeCl₃溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间．

点评 本题考查的探究SO₂与FeCl₃溶液的反应过程的实验方案设计，为高频考点，把握发生的氧化还原反应及现象的关系为解答的关键，题目难度不大．