Question

为验证氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和 A中加热装置已略，气密性已检验）。

实验过程：

Ⅰ.打开弹簧夹K₁~K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中，继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄。

Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。

Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂。

Ⅳ.打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。

Ⅴ.打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃。

Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。

（1）A中发生反应的化学方程式为                               。

（2）用70%的硫酸制取SO₂，反应速率比用98%的硫酸快，原因是           。

（3）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化性

Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是         （填“甲”“乙”“丙”）。

	过程Ⅳ  B溶液中含有的离子	过程Ⅵ  B溶液中含有的离子
甲	有Fe3+无Fe2+	有SO42-
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+无Fe2+	有Fe2+

 

（4）进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。

查阅资料：Fe²⁺（aq）＋SO₃^2-（aq）FeSO₃（s）（墨绿色）

提出假设：FeCl₃与 SO₂的反应经历了中间产物FeSO₃，溶液的红棕色是FeSO₃（墨绿色）与FeCl₃（黄色）的混合色。某同学设计如下实验，证实该假设成立：

① 溶液E和F分别为           、           。

② 请用化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因            

                                                 。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）MnO₂＋4HCl(浓)MnCl₂＋Cl₂↑＋2H₂O   （2分）

（2）70%的硫酸中c(H⁺)比98%的硫酸大，因此反应速率更快。（2分）

（3）乙、丙       （2分）

（4）① Na₂SO₃（或可溶性亚硫酸盐）、FeCl₃    （2分，各1分）

② Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，c(SO₃^2-)减小，使平衡Fe²⁺(aq)＋SO₃^2-(aq)FeSO₃(s)逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色   （2分）

【解析】

试题分析：

⑵反应速率的影响因素有温度、浓度、催化剂、接触面积等，该题中只有浓度不同，浓硫酸溶液中溶质主要以硫酸分子形式存在，电离出的氢离子少、浓度低。

⑶该题的理论依据是氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物，也强于还原剂的氧化性；甲、B可能有存在溶解的氯气氧化二氧化硫；乙、B中存在二价铁离子三价铁离子，说明氯气的氧化性强于三价铁离子，且没有氯气剩余；故后有硫酸根离子能说明三价铁离子氧化性强于二氧化硫；丙、B中存在三价铁离子，说明氯气氧化性强于三价铁离子；后生成了二价铁离子，只能是三价铁离子被二氧化硫还原，正确。

⑷根椐假设和实验应先生成亚硫酸铁，再和三氯化铁混合，所以分别加入亚硫酸钠溶液、氯化铁溶液；溶液变为浅绿色说明生成了二价铁离子，即2Fe^3＋＋SO₃^2－＋H₂O＝2Fe^2＋＋SO₄^2－＋2H^＋促使2Fe^3＋＋3H₂OFe(OH)₃＋3H^＋和SO₃^2－＋H₂OHSO₃^2－＋OH^－逆向进行，溶液变为浅绿色。

考点：综合化学实验题，考查实验的具体操作步骤、操作目的、原理、微粒的检验以及分析等有关问题。