Question

16．我校高一化學(xué)興趣小組的同學(xué)們?yōu)樘骄胯F與濃硫酸的反應(yīng)，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到B中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是品紅溶液由紅色變?yōu)闊o色；寫出C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O．
（2）濃硫酸與足量的鐵絲反應(yīng)一段時(shí)間后，若觀察到從C中有少量的氣泡冒出，此氣泡的成分是H₂．試分析產(chǎn)生該氣體的原因隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩幔�鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣．
（3）用“可抽動(dòng)的鐵絲”代替“直接投入鐵片”的優(yōu)點(diǎn)是便于控制鐵與濃硫酸的反應(yīng)和停止；
（4）反應(yīng)一段時(shí)間后，他們對(duì)A中溶液的金屬陽離子進(jìn)行了探究
①提出假設(shè)：
假設(shè)1：溶液中只有Fe²⁺；
假設(shè)2：溶液中只有Fe³⁺；
假設(shè)3：溶液中存在Fe²⁺和Fe³⁺．
②已知假設(shè)3是正確的，選擇合適的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)3，寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論．
限選試劑：稀HNO₃、氯水、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液、KSCN溶液．

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
Ⅰ取樣；	加入KSCN溶液溶液變紅；	溶液中存在Fe3+；
Ⅱ取樣．	加入酸性KMnO4溶液顏色褪去．	溶液中存在Fe2+．

Answer 1

分析 （1）SO₂能使品紅褪色，二氧化硫是酸性氧化物和堿反應(yīng)生成鹽和水；
（2）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變成稀硫酸后，鐵會(huì)與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)；
（3）用“可抽動(dòng)的鐵絲”代替“直接投人鐵片”可以控制反應(yīng)速率；
（4）依據(jù)反應(yīng)過程和假設(shè)分析可知，生成鐵離子或壓他離子或二者全有，加KSCN溶液，溶液不變紅色，排除Fe³⁺；加酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色，說明溶液中只有Fe²⁺．

解答 解：（1）SO₂能使品紅褪色，二氧化硫有毒，需要用氫氧化鈉溶液吸收，二者反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：SO₂+2OH^-═SO₃^2-+H₂O，
故答案為：品紅溶液由紅色變?yōu)闊o色；2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O；
（2）A中開始可能發(fā)生的反應(yīng)有：2Fe+6H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O、Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；
故答案為：H₂；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；
（3）將抽動(dòng)的鐵絲脫離液面，反應(yīng)停止，將抽動(dòng)的鐵絲插入液面，反應(yīng)開始，
故答案為：便于控制鐵與濃硫酸的反應(yīng)和停止；
（4）反應(yīng)一段時(shí)間后，他們對(duì)A中溶液的金屬陽離子進(jìn)行了探究，鐵不足量生成鐵離子，鐵過量可能生成鐵離子或亞鐵離子，溶液中只有Fe²⁺；溶液中只有Fe³⁺，溶液中存在Fe²⁺和Fe³⁺，
檢驗(yàn)Fe²⁺時(shí)必須防止Fe³⁺的干擾，F(xiàn)e³⁺與酸性高錳酸鉀溶液不反應(yīng)，而Fe²⁺具有較強(qiáng)的還原性，因此Fe²⁺能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，選擇酸性高錳酸鉀溶液．但必須還要證明溶液中不含F(xiàn)e³⁺，選用KSCN溶液，取A中溶液少量分別加入Ⅰ、Ⅱ兩只試管中，Ⅰ中滴加少量KSCN溶液，溶液變紅色證明鐵離子存在，Ⅱ中滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色溶液中存在Fe²⁺，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
Ⅰ取樣；	加入KSCN溶液，KSCN溶液變紅	溶液中存在Fe3+；
Ⅱ取樣．	加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液顏色褪去	溶液中存在Fe2+

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，依據(jù)鐵與濃硫酸反應(yīng)的原理是解答的關(guān)鍵，題目難度較大．