Question

6．已知SO₂ 可以用Fe（NO₃）₃溶液吸收，某学习小组据此按如图装置展开如下相关探究：
 取一定量的铜片于三颈烧瓶中，通入一段时间N₂ 后再加入足量的浓硫酸，加热；装置A中有白雾（硫酸酸雾）生成，装置B中产生白色沉淀．

回答下列问题：
（1）装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为分液漏斗；检查图中连通装置A、B气密性的方法是关闭弹簧夹1和弹簧夹2，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加水至水流下，停止加水，观察一段时间液面不下降，则气密性好，否则不好．
（2）加入浓硫酸之前先通入N₂一段时间，其目的是排除空气的干扰；排除装置A中白雾影响，可在装置A、B间增加洗气瓶C，则C中盛放的试剂是饱和NaHSO₃溶液；若用NaOH溶液处理尾气，则发生反应的离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（3）经过讨论，该小组对装置B中产生沉淀的原因，提出下列假设（不考虑各因素的叠加）：
假设1：装置A中白雾进入装置B中参与了反应
假设2：SO₂被Fe³⁺氧化为SO₄^2-
假设3：Fe（NO₃）₃溶液显酸性，在此酸性条件下NO₃^-能氧化SO₂．
（4）请你设计实验验证上述假设3，写出实验步骤、预期现象和结论．

实验步骤（简述操作过程）	预期现象和结论
①测1.0mol/L Fe（NO3）3溶液的pH ② ③ ④

Answer 1

分析 （1）该仪器名称是分液漏斗；利用产生的压强差检验装置的气密性；
（2）空气中氧气能氧化亚铁离子干扰实验；排除装置A中白雾影响，可在装置A、B间增加洗气瓶C，C中盛放的物质能吸收硫酸且不能吸收二氧化硫、不能引进新的杂质；二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱反应生成盐和水；
（3）铁离子具有氧化性，将SO₂氧化为SO₄^2-；
（4）要验证假设3，硝酸铁是强酸弱碱盐，其溶液呈酸性，要证明是酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫，可以用硝酸的强碱盐溶液、少量稀硝酸，然后向溶液中通入少量二氧化硫观察实验现象．

解答 解：（1）该仪器名称是分液漏斗；
其检验方法为关闭弹簧夹1和弹簧夹2，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加水至水流下，停止加水，观察一段时间液面不下降，则气密性好，否则不好，
故答案为：分液漏斗；关闭弹簧夹1和弹簧夹2，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加水至水流下，停止加水，观察一段时间液面不下降，则气密性好，否则不好；
（2）装置中含有空气，空气中氧气能氧化亚铁离子干扰实验，所以通入氮气的目的是排除空气的干扰；
排除装置A中白雾影响，可在装置A、B间增加洗气瓶C，C中盛放的物质能吸收硫酸且不能吸收二氧化硫、不能引进新的杂质，则需要饱和的饱和NaHSO₃溶液；二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱溶液发生反应生成盐和水，离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：排除空气的干扰；饱和NaHSO₃溶液；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（3）铁离子具有氧化性、二氧化硫具有还原性，二者发生氧化还原反应生成硫酸根离子，
故答案为：SO₂被Fe³⁺氧化为SO₄^2-；
（4）要验证假设3，硝酸铁是强酸弱碱盐，其溶液呈酸性，要证明是酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫，可以用硝酸的强碱盐溶液、少量稀硝酸，然后向溶液中通入少量二氧化硫观察实验现象，
其操作步骤为：
②取与Fe（NO₃）₃溶液中c（NO₃^-）相同的适量Ba（NO₃）₂溶液滴入试管中；
③向试管中滴加少许稀硝酸，调节pH与①相同；
④向试管中通入适量SO₂气体，
通过以上一系列操作，如果溶液中有白色沉淀生成就说明假设3成立，否则假设3不成立，
故答案为：

实验步骤（简述操作过程）	预期现象和结论
②取与Fe（NO3）3溶液中c（NO3-）相同的适量Ba（NO3）2溶液滴入试管中； ③向试管中滴加少许稀硝酸，调节pH与①相同； ④向试管中通入适量SO2气体	若有白色沉淀，则假设3成立； 反之，则假设3不成立

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点评 本题考查性质实验方案设计，为高频考点，侧重考查学生实验操作、实验设计能力及思维缜密性，明确反应原理是解本题关键，难点是（4）题实验设计，要考虑硝酸根离子浓度、溶液pH，注意操作先后顺序，题目难度中等．