Question

鐵是日常生活中最常見的金屬，某班學(xué)生在學(xué)習(xí)鐵的知識時，提出下列問題：問題1：某同學(xué)為了驗證Fe³⁺是否能氧化H₂SO₃生成了SO₄^2-，他用50mL 0.1mol/L FeCl₃溶液吸收含有SO₂氣體的尾氣，進(jìn)行以下實驗：
（1）檢驗吸收液中的SO₄^2-：

 

，則證明Fe³⁺能把H₂SO₃氧化為SO₄^2-．
（2）請配平并完成上述反應(yīng)中的化學(xué)方程式：
2FeCl₃+SO₂+

 

═2FeCl₂+H₂SO₄+2HCl，反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物是

 

（寫化學(xué)式）
（3）吸收液中除了含有H⁺、Cl^-、SO₄^2-以外，對其它成份（Fe³⁺、Fe²⁺、H₂SO₃）的可能組合進(jìn)行探究：
①提出假設(shè)．
假設(shè)1：溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺；
假設(shè)2：溶液中存在

 

；
假設(shè)3：溶液中存在Fe²⁺ 而不存在H₂SO₃ （二者恰好完全反應(yīng)）．
②設(shè)計方案、進(jìn)行實驗，驗證假設(shè)．請在表中寫出實驗步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論（可以不填滿）．限選實驗試劑和儀器：試管、滴管、0.1mol/LKMnO₄、0.1mol/LKSCN溶液、品紅稀溶液．

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：用試管取樣品溶液2～3mL，再用滴管取	若出現(xiàn)血紅色，則假設(shè)1成立； 若未出現(xiàn)血紅色，則假設(shè)2或假設(shè)3成立．
步驟2：	結(jié)合步驟1的現(xiàn)象和結(jié)論，

問題2：CuO在高溫下可分解為Cu₂O和O₂．Fe₂O₃在高溫下也分解為FeO和O₂
（4）對于問題2，同學(xué)們準(zhǔn)備實驗探究，他們設(shè)想了兩種方法：
A．將三氧化二鐵高溫灼燒，看灼燒前后顏色是否變化．
B．將三氧化二鐵高溫灼燒，看灼燒前后質(zhì)量是否變化．
①實驗中應(yīng)將Fe₂O₃放在

 

（填儀器名稱）中灼燒．
②方法A中，如果高溫灼燒后顏色由

 

變?yōu)?div id="wiiwkwf" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

，說明Fe₂O₃確實發(fā)生了變化．能說明生成的一定為FeO嗎？

 

，理由是

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,物質(zhì)的檢驗和鑒別的實驗方案設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）硫酸根可以和鋇離子反應(yīng)生成白色沉淀，但是要排除碳酸根的干擾；
（2）二氧化硫可以被三價鐵氧化為硫酸根離子，三價鐵自身被還原為亞鐵離子，結(jié)合原子守恒分析，化合價升高元素所在的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物；
（3）三價鐵離子具有氧化性，亞硫酸具有還原性，二者不能組合，三價鐵能使硫氰酸鉀顯紅色，二氧化硫能使品紅褪色，據(jù)此來分析存在的微粒；
（4）①固體灼燒需要高溫應(yīng)放在坩堝中進(jìn)行；
②方法A中，如果高溫灼燒后固體顏色發(fā)生明顯改變，說明Fe₂O₃發(fā)生了變化，但不能說明產(chǎn)物一定為FeO，因為顏色變化只能是紅色變化為黑色，而黑色鐵的氧化物還有Fe₃O₄．

解答： 解：（1）Fe³⁺能夠把H₂SO₃氧化成SO₄^2-，溶液中存在硫酸根離子，證明反應(yīng)發(fā)生了，硫酸根可以和鋇離子反應(yīng)生成白色沉淀，但是要排除碳酸根的干擾，所以硫酸根的檢驗方法是：取少量樣品溶液于試管中，先滴入足量的稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，如果有白色沉淀，就證明了Fe³⁺能夠把H₂SO₃氧化成SO₄^2-，
故答案為：取少量樣品溶液于試管中，先滴入足量的稀鹽酸，再滴入氯化鋇溶液，如果有白色沉淀；
（2）二氧化硫可以被三價鐵氧化為硫酸根離子，三價鐵自身被還原為亞鐵離子，所以產(chǎn)物有氯化亞鐵和硫酸以及鹽酸，根據(jù)原子守恒可知氯化鐵和二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl₃+SO₂+2H₂O═2FeCl₂+H₂SO₄+2HCl，反應(yīng)中，化合價升高元素是S，所以硫酸是氧化產(chǎn)物，
故答案為：2H₂O；H₂SO₄；
（3）①三價鐵離子具有氧化性，亞硫酸具有還原性，二者不能組合，所以假設(shè)2：溶液中存在Fe²⁺、H₂SO₃，故答案為：Fe²⁺、H₂SO₃；
②三價鐵能使硫氰酸鉀顯紅色，亞硫酸中的二氧化硫能使品紅褪色，檢驗三價鐵可以將0.1mol/LKSCN溶液1～2滴加到待測樣品中，檢驗亞硫酸可以將品紅滴到樣品中，驗證時不能使用KMnO₄溶液，因它可以同時氧化Fe²⁺和H₂SO₃，由于用FeCl₃溶液吸收制取SO₂氣體，F(xiàn)e³⁺可以氧化H₂SO₃，故Fe³⁺與H₂SO₃不能共存，溶液中有H₂SO₃就一定有Fe²⁺．所以用品紅驗證了H₂SO₃的存在就不必再驗證Fe²⁺，故答案為：

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步聚1：0.1mol/LKSCN溶液向試管中滴入1～2滴
步驟2：另取1～3mL樣品溶液于試管中，滴入1～2mL品紅稀溶液	若品紅溶液紅色褪色，則假設(shè)2成立；若品紅溶液不褪色，則假設(shè)3成立（或假設(shè)1成立）

（4）①實驗中應(yīng)將Fe₂O₃放在坩堝中灼燒，故答案為：坩堝；
②方法A中，如果高溫灼燒后固體顏色發(fā)生明顯改變，說明Fe₂O₃發(fā)生了變化，但不能說明產(chǎn)物一定為FeO，因為顏色變化只能是紅色變化為黑色，而黑色鐵的氧化物還有Fe₃O₄，故答案為：紅色；黑色；不能；Fe₃O₄也是黑色的．

點評：本題考查物質(zhì)組成與性質(zhì)的實驗探究，為高頻考點，把握物質(zhì)的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)原理、離子檢驗等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．