Question

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

實驗過程：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁～K₄，通入一段時間N₂，再將T型導管插入B中，繼續(xù)通入N₂，然后關閉K₁、K₃、K₄．
Ⅱ．打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，加熱A．
Ⅲ．當B中溶液變黃時，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，并檢驗其中的離子．
V．打開K₃和活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊K₃．
Ⅵ．更新試管D，重復過程Ⅳ．
（1）過程I的目的是

 

．
（2）棉花中浸潤的溶液為

 

．
（3）A中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（4）能說明氧化性Fe³⁺＞SO₂的離子方程式是

 

．
（5）過程Ⅵ，檢驗B溶液中是否含有SO₄^2-的操作是

 

（6）甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，他們的檢測結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ⅣB溶液中含有的離子	過程ⅥB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）進行實驗過程V時，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：FeCl₃與SO₂的反應經(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．
某同學設計如下實驗，證實該假設成立：

①溶液E和F分別為

 

、

 

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

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）通入一段時間N₂，排出裝置中的氧氣；
（2）氯氣和二氧化硫都是有毒氣體，可以用氫氧化鈉來吸收；
（3）A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應，反應生成氯化錳、氯氣、水；
（4）三價鐵離子與二氧化硫反應生成硫酸；
（5）根據(jù)檢驗硫酸根離子的方法進行解答；
（6）丙中檢測結果只能證明氧化性Cl₂ ＞Fe³⁺，不能證明Fe³⁺＞SO₂，因為Cl₂也能氧化SO₂產(chǎn)生SO₄^2-，所以丙是錯誤的；
（7）①根據(jù)已知條件：FeCl₃與SO₂的反應經(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，所以可以借助氯化鐵和亞硫酸鈉溶液來確定假設是否成立；
②根據(jù)化學平衡：Fe²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨綠色），步驟3中，F(xiàn)e³⁺消耗SO₃^2-，c（SO₃^2-）減小，平衡逆向移動，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色．

解答： 解：（1）由于裝置中含有空氣，而空氣的存在，會對實驗產(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，
故答案為：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為NaOH溶液，用來吸收尾氣，
故答案為：NaOH溶液；
（3）裝置A是制備氯氣的，二氧化錳與濃鹽酸加熱反應生成氯化錳、氯氣和水，反應的化學方程式為：MnO₂ +4HCl（濃）

△   .

MnCl₂ +Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂ +4HCl（濃）

△   .

MnCl₂ +Cl₂↑+2H₂O；
（4）鐵離子具有氧化性，能把SO₂氧化生成硫酸，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe³⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe³⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（5）檢驗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-，
故答案為：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于SO₂，甲是正確的，同樣分析乙也是正確的；而在丙中，檢測結果只能證明氧化性Cl₂ ＞Fe³⁺，不能證明Fe³⁺＞SO₂，因為Cl₂也能氧化SO₂產(chǎn)生SO₄^2-，所以丙是錯誤的，
故答案為：丙；此檢測結果只能證明氧化性Cl₂ ＞Fe³⁺，不能證明Fe³⁺＞SO₂，因為Cl₂也能氧化SO₂產(chǎn)生SO₄^2-；
（7）①實驗中溶液顯墨綠色，說明平衡向正反應方向移動，所以加入的應該是Na₂SO₃（或可溶性亞硫酸鹽）；而步驟2中溶液顯紅棕色，說明加入的應該是FeCl₃ ，
故答案為：Na₂SO₃（或可溶性亞硫酸鹽）；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，
故答案為：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．

點評：本題考查性質實驗方案的設計，涉及了氧化還原反應的判斷、化學實驗基本操作方法、氯氣的制備、氯氣、氯化鐵和SO₂性質的探究以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響等知識，題目難度中等，明確裝置的作用及發(fā)生的反應是解答的關鍵，注意氧化性的比較是解答的難點．