Question

6．标准状况下，将a L SO₂和Cl₂组成的混合气体通入100mL 0.1mol•L^-1Fe₂（SO₄）₃溶液中，充分反应后，溶液的棕黄色变浅．向反应后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥后称重，其质量为11.65g．则下列关于该过程的推断不正确的是（　　）

• A． 所得沉淀为0.05 mol的BaSO₄
• B． 混合气体中SO₂的体积为0.448L
• C． a L混合气体的物质的量为0.04mol
• D． a的取值范围为0.672＜a＜0.896

Answer 1

分析 SO₂和Cl₂组成的混合气体通入Fe₂（SO₄）₃溶液中，由于氯气的氧化性强于铁离子，故氯气先与二氧化硫反应：SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄，充分反应后，溶液的棕黄色变浅，说明铁离子氧化二氧化硫：2Fe³⁺+SO₂+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2H⁺，二氧化硫完全反应，反应后的溶液足量的BaCl₂溶液，生成的11.65g沉淀为BaSO₄，
A．根据分析可知硫酸钡的物质的量为0.05mol；
B．根据硫元素守恒可知n（BaSO₄）=3n[Fe₂（SO₄）₃]+n（SO₂），据此计算n（SO₂），然后计算出标况下二氧化硫的体积；
C．由于硫酸铁氧化二氧化硫，100mL0.1mol•L^-1Fe₂（SO₄）₃溶液中含有0.02mol铁离子，根据反应可知0.02mol铁离子能够氧化0.01mol二氧化硫，剩余的0.01mol二氧化硫需要氯气氧化，所以氯气至少有0.01mol、最多为0.02mol，据此计算出a的范围；
D．根据C的分析结果进行判断．

解答 解：SO₂和Cl₂组成的混合气体通入Fe₂（SO₄）₃溶液中，由于氯气的氧化性强于铁离子，故氯气先与二氧化硫反应：SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄，充分反应后，溶液的棕黄色变浅，说明铁离子氧化二氧化硫：2Fe³⁺+SO₂+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2H⁺，二氧化硫完全反应，反应后的溶液足量的BaCl₂溶液，生成的11.65g沉淀为BaSO₄，其物质的量为：n（BaSO₄）=$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，根据硫元素守恒可知n（BaSO₄）=3n[Fe₂（SO₄）₃]+n（SO₂），故n（SO₂）=0.05mol-3×0.1L×0.1mol•L^-1=0.02mol，
A．B．根据分析可知，生成的11.65g沉淀为BaSO₄，其物质的量为0.05mol，故A正确；
B．根据上述分析可知，V（SO₂）=0.02mol×22.4L/mol=0.448L，故B正确；
C．由上述分析可知，V（SO₂）=0.02mol×22.4L/mol=0.448L，由于硫酸铁氧化二氧化硫，根据方程式可知n（Cl₂）＜n（SO₂），故n（Cl₂）＜0.02mol，故V（Cl₂）＜0.02mol×22.4L/mol=0.448L；又由于被氧化的二氧化硫为0.02mol，而100mL0.1mol•L^-1Fe₂（SO₄）₃溶液中含有0.01mol硫酸铁，含有0.02mol铁离子，根据反应2Fe³⁺+SO₂+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2H⁺可知，0.02mol铁离子最多氧化0.01mol二氧化硫，剩余的0.01mol二氧化硫需要0.01mol氯气氧化，所以氯气的物质的量最少为0.01mol，标况下0.01mol氯气的体积为0.224L，则混合气体最小体积为：0.448L+0.224L=0.672L，故a的取值范围为0.672＜a＜0.896，故C错误；
D．根据C可知，a的取值范围为：0.672＜a＜0.896，故D正确；
故选C．

点评 本题考查混合物的有关计算，题目难度中等，根据现象判断发生的反应是关键，题目侧重对化学计算解题技巧与思维能力考查，注意利用守恒思想进行的计算．