Question

濃硫酸是一種強氧化性酸，在一定條件下能將多種金屬、非金屬單質氧化．請回答下列問題：
（1）寫出濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應的化學方程式：

 

．
（2）試用如圖1中所列各裝置設計一個實驗，驗證上述反應所產生的各種產物，這種裝置的連接順序是（填編號）

 

→

 

→

 

→

 

．


（3）實驗時可觀察到裝置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，B瓶中反應的離子方程式是

 

； 
    C瓶溶液的作用是

 

．
（4）裝置②中所加固體藥品是

 

，
（5）裝置③中所盛溶液是

 

．
（6）鐵在冷的濃硫酸中能發生鈍化．某興趣小組的同學發現將鐵與一定量的濃硫酸加熱時，觀察到鐵完全溶解得到溶液A，并產生大量氣體B．
【提出猜想】
Ⅰ．所得溶液中的金屬離子可能含有Fe²⁺和Fe³⁺中的一種或兩種．
Ⅱ．所得氣體B點可能組成是

 

．
【實驗探究】實驗室提供下列試劑和如圖2的裝置：

0.01mol/L酸性KMnO₄溶液、0.1mol/L KSCN溶液、3%H₂O₂ 溶液、淀粉溶液、蒸餾水．在配置0.01mol/L酸性KMnO₄溶液過程中，需要用到的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶和

 

（填儀器名稱）．請你完成以下探究實驗．

	實驗操作	預期現象	結論
驗證猜想Ⅰ			含有Fe2+和Fe3+
驗證猜想Ⅱ	將所得氣體通入如圖2所示裝置		含有兩種氣體

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,濃硫酸的性質實驗

專題：實驗設計題

分析：（1）加熱條件下，濃硫酸和碳反應生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（2）根據氣體的制取→檢驗水蒸氣→檢驗二氧化硫→吸收二氧化硫→檢驗二氧化硫→檢驗二氧化碳的實驗順序排列；
（3）二氧化硫能被酸性高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸根離子，高錳酸根離子被還原生成錳離子；品紅溶液能檢驗二氧化硫；
（4）無水硫酸銅檢驗水蒸氣；
（5）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（6）【提出猜想】鐵和濃硫酸反應生成二氧化硫或氫氣或二者都有；
【實驗探究】根據儀器作用選取儀器；
驗證猜想I．亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，鐵離子能使KSCN溶液變紅色；
驗證猜想II．二氧化硫能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，氫氣不溶于水，利用排水法能收集到氫氣．

解答： 解：（1）加熱條件下，濃硫酸和碳反應生成二氧化碳、二氧化硫和水，反應方程式為C+2H₂SO₄ （濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄ （濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（2）根據氣體的制取→檢驗水蒸氣→檢驗二氧化硫→吸收二氧化硫→檢驗二氧化硫→檢驗二氧化碳的實驗順序排列，所以其排列順序是④→②→①→③，
故答案為：④；②；①；③；
（3）實驗時可觀察到裝置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，說明通過C瓶的氣體不含二氧化硫，二氧化硫和高錳酸根離子反應方程式為2H₂O+2MnO₄^-+5SO₂=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，C瓶是檢驗二氧化硫是否除盡，防止干擾二氧化碳的檢驗，
故答案為：2H₂O+2MnO₄^-+5SO₂=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺； 檢驗二氧化硫是否除盡；
（4）裝置②是檢驗水蒸氣，無水硫酸銅檢驗水蒸氣，所以該裝置中固體是無水硫酸銅，故答案為：無水硫酸銅；
（5）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以該裝置中藥品是澄清石灰水，故答案為：澄清石灰水；
（6）【提出猜想】濃硫酸和鐵反應生成二氧化硫，稀硫酸和鐵反應生成氫氣，所以所得氣體中可能含有SO₂、H₂，故答案為：SO₂、H₂中的一種或兩種；
【實驗探究】用托盤天平稱量高錳酸鉀、用膠頭滴管定容，所以還需要托盤天平和膠頭滴管；
驗證猜想I．亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，鐵離子能使KSCN溶液變紅色，其檢驗方法為：取少量液體倒入試管中，向試管中滴加KSCN溶液后，溶液變為血紅色，說明含有鐵離子，向溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液，酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明含有亞鐵離子，如果兩種現象都有，則說明含有鐵離子和亞鐵離子；
驗證猜想II．二氧化硫有還原性，能和強氧化性的物質發生氧化還原反應，如能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，氫氣不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但氫氣不易溶于水，所以如果甲中KMnO₄溶液褪色，說明含有二氧化硫；乙中KMnO₄溶液顏色不變，說明二氧化硫完全被吸收，如果試管中收集氣體，只能是氫氣，
故答案為：托盤天平、膠頭滴管；

	實驗操作	預期現象	結論
驗證猜想Ⅰ	①取少量0.01mol/L 酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液 ②取少量KSCN溶液滴入所得溶液	①酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明含有亞鐵離子； ②溶液變為血紅色	含有Fe2+和Fe3+
驗證猜想Ⅱ	將所得氣體通入如圖2所示裝置	甲中KMnO4溶液褪色，乙中KMnO4溶液顏色不變，試管中收集到氣體	含有兩種氣體

．

點評：本題考查了性質實驗方案設計，明確物質的性質是解本題關鍵，根據物質的性質確定可能發生的反應及反應現象，知道亞鐵離子及鐵離子的檢驗方法，難點是實驗裝置排序，根據實驗目的及物質性質進行排序即可，題目難度中等．