Question

1．某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应，设计了图1、图2所示装置进行实验．
（1）比较两实验装置，图2装置的优点是：①能更好的吸收有毒气体SO₂，防止其污染环境； ②便于控制反应的发生和停止．
（2）导气管e有两个主要作用：一是在反应过程中，因导管插入液面下，可起到“液封”作用阻止SO₂气体逸出而防止污染环境；二是停止加热时，能防止倒吸或平衡压强．
（3）能说明有SO₂气体产生的实验现象是品红溶液褪色．C中发生反应的离子方程式：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O
（4）反应一段时间后，用滴管吸取A试管中的溶液滴入适量水中为试样，试样中所含金属离子的成分有以下三种可能：
Ⅰ：只含有Fe³⁺；Ⅱ：只含有Fe²⁺；Ⅲ：既有Fe³⁺又有Fe²⁺．
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性，选用如下试剂，填写下列空格：
A．稀HCl溶液    B．稀H₂SO₄硫酸    C．KSCN溶液    D．KMnO₄溶液
E．NaOH溶液     F．淀粉KI溶液     G．H₂O₂溶液
验证Ⅱ：取试样，先滴加少量的C（填试剂序号，下同），振荡，再滴加少量的G，根据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确．
验证Ⅲ：步骤1．取试样，滴加少量的C（或F）（填试剂序号），溶液的颜色变红（或蓝）色．则试样中含有Fe³⁺，发生反应的离子方程式为Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃或2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺．
步骤2．再取适量的试样滴加到少量的D（填试剂序号），溶液的颜色变为紫红色褪去或变浅、色，则试样中含有Fe²⁺，此反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）图2装置中Fe丝可以抽动，能控制反应的发生和停止，有尾气处理装置；
（2）导气管e与外界连通能起到平衡压强防止倒吸的作用；
（3）二氧化硫能够使品红溶液褪色；二氧化硫为酸性氧化物，与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水；
（4）验证Ⅱ：检验Fe²⁺，先加KSCN溶液，再加H₂O₂溶液；
验证Ⅲ：步骤1．检验Fe³⁺，加KSCN溶液，变红色；或加淀粉KI溶液，变蓝色；
步骤2．既有Fe³⁺又有Fe²⁺时，检验Fe²⁺要加酸性KMnO₄溶液．

解答 解：（1）图2装置中Fe丝可以抽动，能控制反应的发生和停止，而且有尾气处理装置，
故答案为：便于控制反应的发生和停止；
（2）导气管e与外界连通，停止加热时能起到平衡压强防止倒吸的作用，
故答案为：停止加热时，能防止倒吸或平衡压强；
（3）二氧化硫具有漂白性，能是品红溶液褪色，所以若品红溶液褪色，证明有二氧化硫气体产生；二氧化硫与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：品红溶液褪色；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（4）Ⅱ为只含有Fe²⁺，验证Ⅱ时，需要先加KSCN溶液，溶液不变红，然后再加H₂O₂溶液，若此时溶液变成红色，则证明只含有亚铁离子，
故答案为：C，G；
Ⅲ为既有Fe³⁺又有Fe²⁺；验证Ⅲ的方法为：步骤1：检验Fe³⁺，加KSCN溶液，变红色，发生的反应为：Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃；或加淀粉KI溶液，变蓝色，其反应为：2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺；
故答案为：C（或F）；红（或蓝），Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃或2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺；
步骤2．再验证亚铁离子，需要使用酸性高锰酸钾溶液，方法为：加酸性KMnO₄溶液，高锰酸钾溶液褪色证明有二价铁离子，反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：D；紫红色褪去或变浅；5Fe²⁺+MO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

点评 本题通过浓硫酸的性质，侧重考查性质实验方案的设计与评价，题目难度中等，明确铁离子、亚铁离子的检验方法为解答关键，注意掌握性质实验方案的设计原则，试题充分考查了学生的分析能力及化学实验能力．