Question

合肥市某校化學興趣小組為探究鐵與濃硫酸反應，設計了如圖所示裝置進行實驗．
（1）實驗過程中，觀察到B中的實驗現象是

 

．
一段時間后，觀察到從C中有少量的氣泡冒出，此氣泡的成分是

 

（2）用“可抽動的鐵絲”代替“直接投人鐵片”的優點是

 

；反應結束后，不需要打開膠塞，就可使裝置中殘留氣體完全被吸收，應當采取的操作是

 

（3）反應一段時間后，他們對A中溶液的金屬陽離子進行了探究．
①提出假設：
假設1：溶液中只存在Fe²+；
假設2：

 

；
假設3：溶液中存在Fe²⁺和Fe³⁺．
②請你設計實驗驗證上述假設1，寫出實驗操作、實驗現象及結論． 限選試劑：KMnO₄溶液、NaOH溶液、淀粉_KI溶液、KSCN溶液

實驗操作步驟	實驗現象	結論

Answer 1

考點：濃硫酸的性質實驗

專題：實驗設計題

分析：（1）SO₂能使品紅褪色；
（2）用“可抽動的鐵絲”代替“直接投人鐵片”可以控制反應速率；
（3）加KSCN溶液，溶液不變紅色，排除Fe³⁺；加酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色，說明溶液中只有Fe²⁺．

解答： 解：（1）A中開始可能發生的反應有：2Fe+6H₂SO₄（濃） 

△   .

 Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O、Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，隨著反應的進行，濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應產生氫氣；故答案為：品紅溶液褪色；H₂；
（2）將抽動的鐵絲脫離液面，反應停止，將抽動的鐵絲插入液面，反應開始；鼓入空氣將試管內的氣體排出；故答案為：便于控制鐵與濃硫酸的反應和停止；從D管口向A中鼓入大量的空氣；
（3）檢驗Fe²⁺時必須防止Fe³⁺的干擾，Fe³⁺與酸性高錳酸鉀溶液不反應，而Fe²⁺具有較強的還原性，因此Fe²⁺能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，選擇酸性高錳酸鉀溶液．但必須還要證明溶液中不含Fe³⁺，選用KSCN溶液；故答案為：

實驗操作	實驗現象	結論
取A中溶液少量分別加入甲、乙兩只試管中；甲中滴加少量酸性高錳酸鉀溶液；乙中滴加少量KSCN溶液	甲中高錳酸鉀溶液褪色；乙中KSCN溶液不變紅	溶液中存在Fe2+；不存在Fe3+

．

點評：本題主要考查了實驗方案的設計，依據鐵與濃硫酸反應的原理是解答的關鍵，題目較難．