Question

襄陽五中某化學興趣學習小組設(shè)計實驗探究金屬M與濃硫酸反應(yīng)的氣體產(chǎn)物。
[提出假設(shè)]  假設(shè)1：氣體產(chǎn)物只有SO2；       假設(shè)2：_______________。
[實驗設(shè)計]為了探究金屬M與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)物，設(shè)計如圖實驗裝置：一定量的濃硫酸與金屬M反應(yīng)。
               
(1) 檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，在H裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后                                                 ，則證明裝置的氣密性良好。
(2)若B瓶里品紅溶液褪色，E、F和G中都無明顯現(xiàn)象。反應(yīng)后硫酸鹽中金屬顯＋2價。寫A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式：                                        ；
(3)若假設(shè)2正確，則可觀察到：F管中                    ；G干燥管里               。
 [實驗反思] 為了進一步探究金屬M成分和氣體組分，進行如下實驗：
稱取11.2g金屬M放入裝置A中，加入一定量的濃硫酸，反應(yīng)結(jié)束后，B瓶里品紅溶液褪色，金屬沒有剩余，拆下G并稱重，G增重0.9g。
(4)為了觀察溶液顏色，實驗完畢后，需要稀釋燒瓶里溶液。稀釋燒瓶里溶液的操作方法：                                                。
(5)將稀釋后的溶液分裝甲、乙試管，向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去。如果燒瓶溶液中金屬離子濃度相等，則氣體成分及物質(zhì)的量為           。試寫出燒瓶里發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式                     。

Answer 1

【知識點】實驗方案的設(shè)計與評價、氧化還原反應(yīng)

【答案解析】（14分）假設(shè)2：氣體產(chǎn)物有SO2 和H2（2分）

(1) 將導(dǎo)氣管插入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，若導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升；（2分）

(2) M＋2H2SO4(濃)  △  MSO4 ＋SO2↑＋2H2O （2分）

(3)黑色粉末變成紅色；（1分）白色粉末變?yōu)樗{色（1分）

(4) 先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌（2分）

(5) SO2：0.20mol ；H2：0.05mol（2分）

4Fe＋9H2SO4(濃)  △  2FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4SO2↑＋H2↑＋8H2O （2分）

 解析：濃硫酸具有強氧化性，與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫氣體，但是隨著反應(yīng)的進行，濃硫酸變稀，與金屬反應(yīng)就會產(chǎn)生氫氣；故假設(shè)2：氣體產(chǎn)物有SO2 和H2。

檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，在H裝置后面連上一根導(dǎo)管，將導(dǎo)氣管插入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，若導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升，則證明裝置的氣密性良好。

若B瓶里品紅溶液褪色，E、F和G中都無明顯現(xiàn)象，說明只生成了二氧化硫氣體，反應(yīng)方程式：M＋2H2SO4(濃)  △  MSO4 ＋SO2↑＋2H2O；

若假設(shè)2正確，則可觀察到：F管中黑色粉末變成紅色（氫氣還原氧化銅）；G干燥管里白色粉末變?yōu)樗{色（還原產(chǎn)物水使無水硫酸銅變藍）。

稀釋燒瓶里溶液的操作方法：先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌，注意不能用燒瓶進行直接稀釋；

（5）根據(jù)特征反應(yīng)，該金屬是鐵，反應(yīng)后離子是鐵離子和亞鐵離子，濃度相等，設(shè)其物質(zhì)的量均為x，則：56×2x=11.2g ，x=0.1mol； G中增重0.9g，對應(yīng)生成氫氣物質(zhì)的量是：0.05mol；反應(yīng)中金屬化合價升高，失電子總數(shù)=0.1×（2+3）=0.5mol，設(shè)生成二氧化硫ymol，得電子總數(shù)=(0.05×2)mol+2y；得失相等，y=0.2 mol；即：SO2：0.20mol ；H2：0.05mol

4Fe＋9H2SO4(濃)  △  2FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4SO2↑＋H2↑＋8H2O

【思路點撥】本題考查實驗方案的設(shè)計與評價及氧化還原反應(yīng)的綜合應(yīng)用，注意根據(jù)的是電子守恒進行計算，難度不大。