Question

（11分）某興趣小組在研究性學(xué)習(xí)中設(shè)計了如下實驗來探究Fe和H2SO4反應(yīng)的過程，裝置如下圖所示。

①在燒瓶中加入濃硫酸。

②將提拉式鐵絲插入溶液中，觀察到有少量氣泡，后停止的現(xiàn)象。

③加熱燒瓶至有大量氣體 產(chǎn)生時停止加熱，品紅溶液顏色褪去，燒瓶中溶液變?yōu)樽攸S色。

④一段時間后KMnO4溶液顏色不再變淺，但NaOH 溶液中仍有氣體放出，在導(dǎo)管口處可點燃此氣體，燒瓶中液體變?yōu)闇\綠色

根據(jù)以上實驗回答：

由步驟②的現(xiàn)象可得出的結(jié)論是：

在步驟③中，品紅溶液褪色的原因是

寫出步驟④中，使溶液變?yōu)闇\綠色的可能的原因是 （用離子方程式表示）；

（4）KMnO4溶液褪色的化學(xué)方程式 。

（5）設(shè)計實驗證明反應(yīng)后的溶液中只有Fe2+ （答操作和現(xiàn)象）

（6）若在反應(yīng)中鐵絲質(zhì)量減少a克，并收集到bL可燃性氣體（標準狀況下假設(shè)無體積損失），則在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的使品紅溶液褪色的氣體的質(zhì)量是 （用含a、b數(shù)學(xué)表達式表示）

Answer 1

(1)鐵與濃硫酸形成致密的氧化膜,發(fā)生鈍化現(xiàn)象

(2)鐵在加熱條件下與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫,二氧化硫使品紅溶液裉色

(3)過量的鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵溶液,所以溶液變淺綠色

2Fe3+ + Fe = 3Fe2+

(4) KMnO4+5SO2 +2H2O =K2SO4+2MnSO4 +2H2SO4

(5)取少量的燒瓶中的液體于潔凈的試管中,向其中加入KSCN溶液,無現(xiàn)象,再滴加少量的氯水,溶液呈紅色,說明只有亞鐵離子

（6）64( a/56-b/22.4)

【解析】

試題分析：(1)鐵和濃硫酸在常溫下發(fā)生反應(yīng)，生成致密的氧化膜，造成反應(yīng)停止。(2) 在加熱條件下鐵與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體，二氧化硫使品紅溶液裉色。(3)一段時間后高錳酸鉀溶液顏色不再變淺，說明不再產(chǎn)生二氧化硫氣體，但氫氧化鈉溶液中仍有氣體且能點燃，說明過量的鐵和變稀的硫酸反應(yīng)生成了氫氣，過量的鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵溶液,所以溶液變淺綠色。2Fe3+ + Fe = 3Fe2+。(4)二氧化硫和高錳酸鉀反應(yīng)生成了硫酸錳、硫酸鉀和硫酸，反應(yīng)為：2KMnO4+5SO2 +2H2O =K2SO4+2MnSO4 +2H2SO4（5）證明溶液中沒有鐵離子和亞鐵離子，所以取少量的燒瓶中的液體于潔凈的試管中,向其中加入KSCN溶液,無現(xiàn)象,再滴加少量的氯水,溶液呈紅色,說明只有亞鐵離子。(6)鐵最后變成的亞鐵離子，所以a克鐵轉(zhuǎn)移電子數(shù),2a/56，收集到的可燃性氣體是氫氣，b升氫氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2b/22.4，其余電子轉(zhuǎn)移給硫生成二氧化硫，故二氧化硫得到的電子的物質(zhì)的量為2a/56-2b/22.4，所以二氧化硫的氣體的質(zhì)量為64×（2a/56-2b/22.4）÷2=64( a/56-b/22.4)。

考點：濃硫酸的性質(zhì)，鐵離子和亞鐵離子的檢驗，氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移。