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19.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?Fe(OH)3+3H+.写出装置A中产生SO2的化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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(HSO32+离子为红棕色,它可以将Fe3+还原为Fe2+.生成Fe(HSO32+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(HSO32+离子的原因:H2O+SO2?H2SO3,H2SO3?H++HSO3-,Fe3++HSO3-?Fe(HSO32+
写出溶液中Fe(HSO32+离子与Fe3+反应的离子方程式:Fe3++H2O+Fe(HSO32+═2Fe2++SO42-+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(HSO32+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.

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(HSO32+离子;
Fe(HSO32+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)62
(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?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) $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O;
故答案为:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+;Cu+2H2SO4(浓) $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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(HSO32+离子,所以方程式为:H2O+SO2?H2SO3,H2SO3?H++HSO3-,Fe3++HSO3-?Fe(HSO32+;Fe(HSO32+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(HSO32+═2Fe2++SO42-+3H+
故答案为:H2O+SO2?H2SO3,H2SO3?H++HSO3-,Fe3++HSO3-?Fe(HSO32+;Fe3++H2O+Fe(HSO32+═2Fe2++SO42-+3H+
(3)铁氰化钾溶液与二价铁离子反应生成蓝色的Fe3(Fe(CN)62
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.

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