Question

6．某探究學習小組用如圖所示裝置進行SO₂、Fe²⁺和Cl^-還原性強弱比較實驗，實驗過程如下：
Ⅰ．先向B中的FeCl₂溶液（約10mL）中通入Cl₂，當B中溶液變黃時，停止通氣．
Ⅱ．打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，檢驗取出溶液中的離子．
Ⅲ．接著再向B中通入一定量的SO₂氣體．
Ⅳ．更新試管D，重復過程Ⅱ，檢驗取出溶液中的離子．
（1）棉花中浸潤的溶液為NaOH溶液，目的是防止污染環境．
（2）實驗室制備氯氣的化學方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（3）過程Ⅲ中一定發生反應的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，過程Ⅳ中檢驗取出溶液中是否含有硫酸根的操作是取溶液少許于試管中，先加入足量稀鹽酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，證明有SO₄^2-，反之無SO₄^2-．
（4）該小組對SO₂、Fe²⁺和Cl^-還原性強弱比較期望達到的結論是SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-
（5）甲、乙、丙三同學分別完成了上述實驗，下表是他們的檢測結果，他們的檢測結果一定能夠證明SO₂、Fe²⁺和Cl^-還原性強弱關系的是乙、丙．

	過程Ⅱ中檢出離子	過程Ⅳ中檢出離子
甲	有Fe3+無Fe2+	有SO42-
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+無Fe2+	有Fe2+

Answer 1

分析 Ⅰ．先向B中的FeCl₂溶液（約10ml）中通入Cl₂，當B的溶液變黃時，則氯氣將二價鐵氧化成三價鐵時，停止通氣；
Ⅱ．打開活塞b，使約2ml的溶液流入D試管中，用KSCN溶液來檢驗溶液中的三價鐵離子；
Ⅲ．接著再向B中通入一定量的SO₂氣體，還原三價鐵，生成二價鐵和硫酸根；
Ⅳ．更新試管D，重復過程Ⅱ，用先加入足量稀鹽酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，來檢驗有SO₄^2-；據此分析解答；
（1）氯氣和二氧化硫都是氣體且有毒，實驗過程中要防止氯氣和二氧化硫逸出而污染空氣；
（2）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳發生氧化還原反應生成氯氣、氯化錳和水；
（3）二氧化硫具有還原性，能和鐵離子發生氧化還原反應生成硫酸根離子、亞鐵離子和氫離子；實驗室用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗硫酸根離子；
（4）該題的理論依據是氧化還原反應中還原劑的還原性大于還原產物；
（5）乙中第一次，說明氯氣不足，氯氣氧化性大于鐵離子，第二次有硫酸根離子，說明發生二氧化硫與鐵離子的反應，則氧化性鐵離子大于二氧化硫，丙中第一次有Fe³⁺，無Fe²⁺，則氯氣的氧化性大于鐵離子，第二次有亞鐵離子，說明發生二氧化硫與鐵離子的反應，則氧化性鐵離子大于二氧化硫．

解答 解：Ⅰ．先向B中的FeCl₂溶液（約10ml）中通入Cl₂，當B的溶液變黃時，則氯氣將二價鐵氧化成三價鐵時，停止通氣；
Ⅱ．打開活塞b，使約2ml的溶液流入D試管中，用KSCN溶液來檢驗溶液中的三價鐵離子；
Ⅲ．接著再向B中通入一定量的SO₂氣體，還原三價鐵，生成二價鐵和硫酸根；
Ⅳ．更新試管D，重復過程Ⅱ，用先加入足量稀鹽酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，來檢驗有SO₄^2-；據此分析解答；
（1）氯氣和二氧化硫都是氣體且有毒，實驗過程中要防止氯氣和二氧化硫逸出而污染空氣，二者都能和NaOH溶液反應產生無毒物質，所以可以用NaOH溶液吸收兩種氣體，故答案為：NaOH溶液；防止尾氣污染環境；
（2）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳發生氧化還原反應生成氯氣、氯化錳和水，離子方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（3）二氧化硫具有還原性，能和鐵離子發生氧化還原反應生成硫酸根離子、亞鐵離子和氫離子，離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；實驗室用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗硫酸根離子，其檢驗方法為取溶液少許于試管中，先加入足量稀鹽酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，證明有SO₄^2-，反之無SO₄^2-，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；取溶液少許于試管中，先加入足量稀鹽酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，證明有SO₄^2-，反之無SO₄^2-；
（4）該題的理論依據是氧化還原反應中還原劑的還原性大于還原產物，該小組對SO₂、Fe²⁺和Cl^-還原性強弱比較期望達到的結論是SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-，故答案為：SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-；
（5）乙中第一次，說明氯氣不足，氯氣氧化性大于鐵離子，第二次有硫酸根離子，說明發生二氧化硫與鐵離子的反應，則氧化性鐵離子大于二氧化硫，丙中第一次有Fe³⁺，無Fe²⁺，則氯氣的氧化性大于鐵離子，第二次有亞鐵離子，說明發生二氧化硫與鐵離子的反應，則氧化性鐵離子大于二氧化硫，
所以一定能夠證明SO₂、Fe²⁺和Cl^-還原性強弱關系的是乙、丙，
故答案為：乙、丙．

點評 本題以氧化性、還原性比較為載體考查性質實驗方案設計，為高頻考點，明確實驗原理及氧化性、還原性比較方法是解本題關鍵，側重考查學生分析判斷及總結歸納能力，知道常見的氧化劑和還原劑，題目難度不大．