Question

17．合肥市某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应，设计了如图所示装置进行实验．
（1）已知C中盛有足量的氢氧化钠溶液，实验过程中，观察到B中的品红溶液褪色，C中发生反应的离子方程式为SO₂+2OH^-═SO₃^2-+H₂O． 一段时间后，观察到C中有少量气泡冒出，此气泡的成分是H₂．
（2）用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是便于控制铁与浓硫酸的反应和停止；
（3）实验完毕后，先熄灭酒精灯，由于导管D的存在，B中的液体不会倒吸入A中，其原因是当A中气体压强减小时，外界大气压不变，空气从E进入A，使A中压强平衡．
（4）反应结束后，不需要打开胶塞，就可使装置中残留气体完全被吸收，应当采取的操作是：从E管口向A中缓缓鼓入足量空气，将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中，使其完全被吸收．
（5）设计实验检验反应后试管A中所得溶液里是否含有亚铁离子，可选用的试剂为BD
A．NaOH溶液    B．铁氰化钾溶液     C．KSCN溶液和双氧水     D．酸性高锰酸钾溶液
（6）若用酸性高锰酸钾来测定溶液中Fe²⁺的浓度，酸性高锰酸钾溶液应装在酸（填“酸”或“碱”）式滴定管中．若滴定前滴定管中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果是偏高（填“偏高”或“偏低”或“不变”）

Answer 1

分析 浓硫酸和Fe在加热条件下发生氧化还原反应生成硫酸Fe、二氧化硫和水，Fe能和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，当浓硫酸达到一定浓度后变为稀硫酸，Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以看到B中溶液褪色，二氧化硫为酸性氧化物，能被碱性溶液吸收，所以C的作用是吸收二氧化硫；
（1）实验过程中，观察到B中的品红溶液褪色，C中二氧化硫和NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水；二氧化硫能和NaOH反应但氢气不反应；
（2）用“可抽动的铁丝”代替“直接投人铁片”可以控制反应速率；
（3）A中气体和外界相通，能利用大气压平衡A中压强；
（4）SO₂有毒，为防止SO₂污染空气，应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中，使SO₂被完全吸收；
（5）亚铁离子能和铁氰化钾反应生成特征蓝色沉淀，也能将酸性高锰酸钾溶液还原而使酸性高锰酸钾溶液褪色；
（6）酸性溶液应该盛放在酸式滴定管中，若滴定前滴定管中有气泡，滴定后气泡消失，会导致标准液体积偏大．

解答 解：浓硫酸和Fe在加热条件下发生氧化还原反应生成硫酸Fe、二氧化硫和水，Fe能和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，当浓硫酸达到一定浓度后变为稀硫酸，Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以看到B中溶液褪色，二氧化硫为酸性氧化物，能被碱性溶液吸收，所以C的作用是吸收二氧化硫；
（1）二氧化硫有毒，需要用氢氧化钠溶液吸收，二者反应生成亚硫酸钠和水，反应的离子方程式为：SO₂+2OH^-═SO₃^2-+H₂O；
A中开始可能发生的反应有：2Fe+6H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O、Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生氢气，氢气不和NaOH反应，所以C中逸出的气体是H₂；
故答案为：SO₂+2OH^-═SO₃^2-+H₂O；H₂；
（2）将抽动的铁丝脱离液面，反应停止，将抽动的铁丝插入液面，反应开始，
故答案为：便于控制铁与浓硫酸的反应和停止；
（3）当A中气体压强减小时，外界大气压不变，空气从E进入A，使A中压强平衡，所以B中压强不会产生倒吸，
故答案为：当A中气体压强减小时，外界大气压不变，空气从E进入A，使A中压强平衡；
（4）SO₂有毒不能直接排空，为防止SO₂污染空气，应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中，使SO₂被完全吸收，其基本操作方法为从E管口向A中缓缓鼓入足量空气，将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中，使其完全被吸收，
故答案为：从E管口向A中缓缓鼓入足量空气，将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中，使其完全被吸收；
（5）亚铁离子能和铁氰化钾反应生成特征蓝色沉淀，也能将酸性高锰酸钾溶液还原而使酸性高锰酸钾溶液褪色，铁离子和铁氰化钾及酸性高锰酸钾溶液都不反应，所以可以选取铁氰化钾或酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子，
故答案为：BD；
（6）酸性溶液应该盛放在酸式滴定管中，酸性高锰酸钾溶液具有酸性，应该盛放在酸式滴定管中；若滴定前滴定管中有气泡，滴定后气泡消失，会导致标准液体积偏大，则测定结果偏高，
故答案为：酸；偏高．

点评 本题以浓硫酸和Cu反应为载体考查性质实验方案设计，题目难度中等，明确实验原理是解本题关键，侧重考查学生实验操作、分析能力，知道各个装置目的、作用、发生的反应及实验现象，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．