Question

為驗證氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小組用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器和 A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）。

實驗過程：

Ⅰ.打開彈簧夾K₁~K₄，通入一段時間N₂，再將T型導管插入B中，繼續通入N₂，然后關閉K₁、K₃、K₄。

Ⅱ.打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱。

Ⅲ.當B中溶液變黃時，停止加熱，夾緊彈簧夾K₂。

Ⅳ.打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，檢驗其中的離子。

Ⅴ.打開彈簧夾K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊彈簧夾K₃。

Ⅵ.更新試管D，重復過程Ⅳ，檢驗B溶液中的離子。

（1）A中發生反應的化學方程式為                               。

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

（3）甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，他們的檢測結果一定能夠證明氧化性

Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是         （填“甲”“乙”“丙”）。

	過程Ⅳ  B溶液中含有的離子	過程Ⅵ  B溶液中含有的離子
甲	有Fe3+無Fe2+	有SO42-
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+無Fe2+	有Fe2+

 

（4）進行實驗過程Ⅴ時，B中溶液顏色由黃色逐漸變為紅棕色，停止通氣，放置一段時間后溶液顏色變為淺綠色。

查閱資料：Fe²⁺（aq）＋SO₃^2-（aq）FeSO₃（s）（墨綠色）

提出假設：FeCl₃與 SO₂的反應經歷了中間產物FeSO₃，溶液的紅棕色是FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合色。某同學設計如下實驗，證實該假設成立：

① 溶液E和F分別為           、           。

② 請用化學平衡原理解釋步驟3中紅棕色溶液顏色變為淺綠色的原因            

                                                 。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）MnO₂＋4HCl(濃)MnCl₂＋Cl₂↑＋2H₂O   （2分）

（2）70%的硫酸中c(H⁺)比98%的硫酸大，因此反應速率更快。（2分）

（3）乙、丙       （2分）

（4）① Na₂SO₃（或可溶性亞硫酸鹽）、FeCl₃    （2分，各1分）

② Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，c(SO₃^2-)減小，使平衡Fe²⁺(aq)＋SO₃^2-(aq)FeSO₃(s)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變為淺綠色   （2分）

【解析】

試題分析：

⑵反應速率的影響因素有溫度、濃度、催化劑、接觸面積等，該題中只有濃度不同，濃硫酸溶液中溶質主要以硫酸分子形式存在，電離出的氫離子少、濃度低。

⑶該題的理論依據是氧化還原反應中氧化劑的氧化性強于氧化產物，也強于還原劑的氧化性；甲、B可能有存在溶解的氯氣氧化二氧化硫；乙、B中存在二價鐵離子三價鐵離子，說明氯氣的氧化性強于三價鐵離子，且沒有氯氣剩余；故后有硫酸根離子能說明三價鐵離子氧化性強于二氧化硫；丙、B中存在三價鐵離子，說明氯氣氧化性強于三價鐵離子；后生成了二價鐵離子，只能是三價鐵離子被二氧化硫還原，正確。

⑷根椐假設和實驗應先生成亞硫酸鐵，再和三氯化鐵混合，所以分別加入亞硫酸鈉溶液、氯化鐵溶液；溶液變為淺綠色說明生成了二價鐵離子，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^－逆向進行，溶液變為淺綠色。

考點：綜合化學實驗題，考查實驗的具體操作步驟、操作目的、原理、微粒的檢驗以及分析等有關問題。