Question

為驗(yàn)證氧化性Cl₂ > Fe³⁺ > SO₂，某小組用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持儀器和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗(yàn)）。

實(shí)驗(yàn)過程：

Ⅰ．打開彈簧夾K₁~K₄，通入一段時(shí)間N₂，再將T型導(dǎo)管插入B中， 繼續(xù)通入N₂，然后關(guān)閉K₁、K₃、K₄。

Ⅱ．打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，加熱A。

Ⅲ．當(dāng)B中溶液變黃時(shí)，停止加熱，夾緊K₂。

Ⅳ．打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，并檢驗(yàn)其中的離子。

Ⅴ．打開K₃和活塞c，加入70%的硫酸，一段時(shí)間后夾緊K₃。

Ⅵ．更新試管D，重復(fù)過程Ⅳ。

（1）過程Ⅰ的目的是                           。

（2）棉花中浸潤的溶液為                        。

（3）A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                  。

（4）能說明氧化性Fe³⁺ > SO₂的離子方程式是                               。

（5）過程Ⅵ，檢驗(yàn)B溶液中是否含有SO₄^2-的操作是                         。

（6）甲、乙、丙三位同學(xué)分別完成了上述實(shí)驗(yàn)，他們的檢測結(jié)果不能夠證明氧化性Cl₂ > Fe³⁺ > SO₂的是      （填“甲”“乙”“丙”），請用必要的文字說明理由            。

	過程Ⅳ  B溶液中含有的離子	過程Ⅵ  B溶液中含有的離子
甲	有Fe3+無Fe2+	有 Fe2+
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+無Fe2+	有SO42-

（7）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程Ⅴ時(shí)，B中溶液顏色由黃色逐漸變?yōu)榧t棕色，停止通氣，放置一段時(shí)間后溶液顏色變?yōu)闇\綠色。

查閱資料： Fe²⁺(aq)+ SO₃^2- (aq)  FeSO₃(s)（墨綠色）提出假設(shè)：FeCl₃與 SO₂的反應(yīng)經(jīng)歷了中間產(chǎn)物FeSO₃，溶液的紅棕色是FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合色。

某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，證實(shí)該假設(shè)成立：

① 溶液E和F分別為    、      （寫化學(xué)式）。

②請用化學(xué)平衡原理解釋步驟3中紅棕色溶液顏色變?yōu)闇\綠色的原因              。

 

Answer 1

【答案】

（18分）（1）排除裝置中的空氣，防止干擾 （2分）   （2）NaOH溶液   （2分）

（3）MnO₂ + 4HCl(濃)MnCl₂ + Cl₂↑+ 2H₂O  （2分）

（4）2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O＝2Fe³⁺ + SO₄^2-+4H⁺（2分）

（5）向D試管中加入適量鹽酸，再加BaCl₂溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，說明溶液中含有SO₄^2-    （合理答案均給分）（2分）

（6）丙 （2分） , 此檢測結(jié)果只能證明氧化性Cl₂ > Fe³⁺ ，不能證明Fe³⁺ > SO₂，因?yàn)镃l₂也能氧化SO₂產(chǎn)生SO₄^2-  （2分）

（7）① Na₂SO₃（或可溶性亞硫酸鹽）、FeCl₃   （2分，各1分）

② Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，c(SO₃^2-)減小，使平衡Fe²⁺ (aq)+ SO₃^2- (aq)  FeSO₃(s)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色  （2分）

【解析】

試題分析：（1）由于裝置中含有空氣，而空氣的存在，會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾，所以過程Ⅰ的目的是排除裝置中的空氣，防止干擾。

（2）氯氣或SO₂都是大氣污染物，不能隨意排放，因此棉花浸潤的溶液應(yīng)為NaOH溶液，用來吸收尾氣。

（3）裝置A是制備氯氣的，則反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO₂ + 4HCl(濃)MnCl₂ + Cl₂↑+ 2H₂O。

（4）鐵離子具有氧化性，能把SO₂氧化生成硫酸，反應(yīng)的離子方程式是2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O＝2Fe³⁺ + SO₄^2-+4H⁺。

（5）檢驗(yàn)B溶液中是否含有SO₄^2-的操作是向D試管中加入適量鹽酸，再加BaCl₂溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，說明溶液中含有SO₄^2-。

（6）過程ⅣB溶液中有Fe³⁺無Fe²⁺，說明氯氣把亞鐵離子氧化，因此氧化性氯氣強(qiáng)于鐵離子的。過程ⅥB溶液中含有亞鐵離子，說明SO₂能把鐵離子還原生成亞鐵離子，即說明氧化性是鐵離子強(qiáng)于SO₂，甲是正確的；同樣分析乙也是正確的；而在丙中，檢測結(jié)果只能證明氧化性Cl₂ > Fe³⁺ ，不能證明Fe³⁺ > SO₂，因?yàn)镃l₂也能氧化SO₂產(chǎn)生SO₄^2-，所以丙是錯(cuò)誤的。

（7）① 實(shí)驗(yàn)中溶液顯墨綠色，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，所以加入的應(yīng)該是Na₂SO₃（或可溶性亞硫酸鹽）；而步驟2中溶液顯紅棕色，說明加入的應(yīng)該是FeCl₃ 。

② 由于Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，c(SO₃^2-)減小，使平衡Fe²⁺ (aq)+ SO₃^2- (aq)FeSO₃(s)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色。

考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)的判斷，基本實(shí)驗(yàn)操作、氯氣的制備，氯氣、氯化鐵和SO₂性質(zhì)的探究以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響

點(diǎn)評：該題是高考中的常見題型，難度大，綜合性強(qiáng)，對學(xué)生的要求高。試題在注重對基礎(chǔ)知識鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及評價(jià)能力。該類試題主要是以常見儀器的選用、實(shí)驗(yàn)基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)基本操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性及靈活運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論。