Question

鐵在冷的濃硫酸中能發生鈍化。某興趣小組的同學發現將一定量的鐵與濃硫酸加熱時，觀察到鐵完全溶解，并產生大量氣體。實驗室現有下列試劑： 0.01 mol/L 酸性KMnO₄溶液、0.1 mol/L KI溶液、3％H₂O₂溶液、淀粉溶液、蒸餾水。請你協助他們探究所得溶液和氣體的成分。

【提出猜想】

Ⅰ．所得溶液中的金屬離子可能含有Fe^2＋和Fe^3＋中的一種或兩種；

Ⅱ．所得氣體中可能含有  ▲  中的一種或兩種。

【實驗探究】

	實驗操作	預期現象	結  論
驗證猜想Ⅰ	步驟①：取少量0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液	▲	▲
	步驟②：  ▲	▲	含有Fe3＋
驗證猜想Ⅱ	將所得氣體通入如下裝置	▲	含有兩種氣體

【問題討論】

有同學提出，若另外選用KSCN溶液，則僅利用KSCN和H₂O₂兩種溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究，請對該觀點進行評價：  ▲  。

Answer 1

提出猜想 SO₂、H₂

實驗探究

猜想Ⅰ

步驟① 溶液紫紅色褪去  含有Fe^2＋

步驟② 另取少量所得溶液，滴加KI和淀粉溶液  溶液變為藍色

猜想Ⅱ

甲中KMnO₄溶液褪色，乙中KMnO₄溶液顏色不變，試管中收集到氣體

【問題討論】

不正確。若溶液中含有Fe^3＋則無法檢驗溶液中是否含有Fe^2＋

解析:

本題是一條綜合性較強的化學實驗題，題目以對加熱條件下鐵與濃硫酸反應所得溶液和氣體的成分探究為情景素材，考查學生提出猜想以及對探究方案、探究過程、探究結論等進行分析和評價，能準確地表述探究結果，并應用探究結果解決相關問題的能力。

加熱條件下鐵與濃硫酸反應的化學原理，可以根據銅與濃硫酸反應的原理遷移，其產物有硫酸鐵和二氧化硫；同時注意到隨著反應的進行，硫酸的濃度變稀，鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣。猜想Ⅰ實際是Fe^3＋、Fe^2＋的檢驗，因為給出的結論中兩種氣體均有，所以一定含有Fe^2＋。猜想Ⅱ是SO₂、H₂的檢驗，但要注意試劑、操作和裝置對檢驗方法的限制，例如H₂的檢驗不能采用爆鳴實驗。教材中Fe^2＋的檢驗采用的試劑是KSCN溶液和氯水，但該方法在有Fe^3＋的檢驗存在的條件下不能使用。