Question

8．某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸混合加热时，观察到铁完全溶解，并产生大量气体．为此他们设计了如下装置检验所产生的气体．（提示：2Fe+6H₂SO₄（热、浓）=Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，E中为黑色粉末）

（1）填写装置的作用：B防止倒吸，G防止空气中的H₂O进入F．
（2）证明有SO₂生成的现象是酸性高锰酸钾溶液颜色变浅．
（3）可以证明气体X中含有氢气的实验现象是：E中黑色（CuO）变成红色（Cu），F中白色粉末变成蓝色．如果去掉装置D，还能否根据F中的现象判断气体中有氢气？不能（填“能”或“不能”），原因是因为混合气体中可能含H₂O，会干扰H₂的检验．
（4）反应后A的溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，检验其中的Fe²⁺的方法是取A的溶液，滴加酸性高锰酸钾溶液，若红色褪去，证明有Fe²⁺．

Answer 1

分析 加热条件下，铁和浓硫酸反应生成二氧化硫气体，稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，二氧化硫能使品红溶液褪色，可以用品红溶液检验，且二氧化硫具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色；氢气具有还原性，能还原部分金属氧化物生成水，水可以用无水硫酸铜检验，根据元素守恒分析生成的气体中是否含有氢气；
（1）有缓冲装置的能防止倒吸；空气中含有水蒸气，能干扰水蒸气的检验；
（2）二氧化硫具有还原性，能将酸性高锰酸钾溶液还原而使其褪色；
（3）氢气具有还原性，能还原部分金属氧化物生成水蒸气，同时生成金属单质；
（4）亚铁离子具有还原性，能将酸性高锰酸钾溶液还原而使其褪色．

解答 解：加热条件下，铁和浓硫酸反应生成二氧化硫气体，稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，二氧化硫能使品红溶液褪色，可以用品红溶液检验，且二氧化硫具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色；氢气具有还原性，能还原部分金属氧化物生成水，水可以用无水硫酸铜检验，根据元素守恒分析生成的气体中是否含有氢气；
（1）B装置有缓冲作用，能防止倒吸；气具有还原性，能还原部分金属氧化物生成水，水可以用无水硫酸铜检验，根据无水硫酸铜是否变色确定生成的气体中是否含有氢气，空气中含有水蒸气，能干扰实验，所以G的作用是吸收空气中水蒸气，防止干扰实验，
故答案为：防止倒吸；防止空气中的H₂O进入F；
（2）二氧化硫具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以C中看到的现象是酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，故答案为：酸性高锰酸钾溶液颜色变浅；
（3）氢气能还原黑色的氧化铜生成红色Cu，且生成的水蒸气能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，如果E中黑色变为红色、F中白色粉末变为蓝色，根据元素守恒知，生成的气体中含有氢气；
如果去掉D装置，混合气体中可能含有水蒸气，从而干扰实验；
故答案为：E中黑色（CuO）变成红色（Cu），F中白色粉末变成蓝色；不能；因为混合气体中可能含H₂O，会干扰H₂的检验；
（4）亚铁离子具有还原性，能将酸性高锰酸钾溶液还原而使其褪色，其检验方法是：取A的溶液，滴加酸性高锰酸钾溶液，若红色褪去，证明有Fe²⁺，
故答案为：取A的溶液，滴加酸性高锰酸钾溶液，若红色褪去，证明有Fe²⁺．

点评 本题以浓硫酸和铁的反应为载体考查性质实验方案设计，明确实验原理是解本题关键，知道每个装置的作用，知道气体检验先后顺序，排除干扰因素，同时考查学生思维的缜密性及操作规范性，题目难度中等．