Question

工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸。某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)：將一定量的生鐵與濃硫酸加熱時(shí)，觀察到固體完全溶解，并產(chǎn)生大量氣體。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有下列試劑： 0.01 mol/L 酸性KMnO₄溶液、0.10 mol/L KI溶液、新制氯水、淀粉溶液、蒸餾水。請你協(xié)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．所得氣體中肯定含有             氣體。
【實(shí)驗(yàn)探究】

	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象	結(jié) 論
驗(yàn)證猜想Ⅰ	步驟①：取少量0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液中
	步驟②：		含有Fe3＋
驗(yàn)證猜想Ⅱ	將所得氣體通入如下裝置		含有兩種或以上氣體

【問題討論】
（1）有同學(xué)提出：若另外選用KSCN溶液，則僅利用KSCN和新制氯水兩種溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究，試問是否可行，并說明原因：                                  。
（2）有同學(xué)提出：試管中氣體可能是H₂和Q氣體，為此重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置如下圖（圖中夾持儀器省略）。

①Q(mào)產(chǎn)生的原因是                                    （用化學(xué)方程式表示）。
②為確認(rèn)Q的存在，則M中盛放的試劑為            ，并將裝置M添加于      （選填序號）。
a．A之前      b．A-B間       c．B-C間       d．C-D間
③裝置圖中D、E、F組合的作用是                            。

Answer 1

SO₂ 
【實(shí)驗(yàn)探究】
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?yōu)樗{(lán)色（或者另取少量溶液，滴加數(shù)滴KSCN溶液，溶液變成血紅色。）
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】
（1）不正確（1分）；若溶液中含有Fe^3＋則無法檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe^2＋
（2）①C+2H₂SO₄(濃)=CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
②澄清石灰水；c   ③確認(rèn)是否有H₂

試題分析：【提出猜想】濃硫酸和鐵在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化硫，所以所得氣體中肯定含有SO₂，答案為：SO₂；
【實(shí)驗(yàn)探究】驗(yàn)證猜想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；
酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，有強(qiáng)氧化性，二價(jià)鐵離子有還原性，酸性高錳酸鉀能被二價(jià)鐵離子還原而使紫紅色褪去，如果步驟①溶液紫紅色褪去，說明含有二價(jià)鐵離子，否則沒有；碘化鉀有還原性，三價(jià)鐵離子有氧化性，碘離子能被三價(jià)鐵離子氧化生成單質(zhì)碘，碘遇淀粉變藍(lán)色，所以步驟②另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液，如果溶液變?yōu)樗{(lán)色，說明含有三價(jià)鐵離子，否則沒有；答案為：溶液紫紅色褪去；含有Fe²⁺；另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液；溶液變?yōu)樗{(lán)色；
猜想Ⅱ：所得氣體中肯定含有SO₂氣體；
二氧化硫有還原性，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，答案為：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】
（1）氯水具有氧化性，二價(jià)鐵離子有還原性，氯水能將二價(jià)鐵離子氧化生成三價(jià)鐵離子，KSCN只能檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子不能檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子，所以若溶液中含有Fe³⁺則無法檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe²⁺，所以該觀點(diǎn)不正確，答案為：不正確，若溶液中含有Fe³⁺則無法檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe²⁺；
（2）①在加熱時(shí)，生鐵中不僅鐵和濃硫酸反應(yīng)，碳也和濃硫酸反應(yīng)生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為C+2H₂SO₄(濃)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；②Q為二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，選擇a或b受二氧化硫的影響無法判斷二氧化碳的存在，選d時(shí)二氧化碳被堿石灰吸收，答案為：澄清的石灰水，C；③根據(jù)氫氣的性質(zhì)分析，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅而生成水，水能使白色的無水硫酸銅變藍(lán)。答案為：確認(rèn)是否有H₂。