Question

13．為驗(yàn)證氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小組用如圖1所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持儀器和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗(yàn)）．

實(shí)驗(yàn)過程：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁～K₄，通過一段時(shí)間N₂，再將T型導(dǎo)管插入B中，繼續(xù)通入N₂，然后關(guān)閉K₁、K₂、K₄．
Ⅱ．打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱．
Ⅲ．當(dāng)B中溶液變黃時(shí)，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(yàn)其中的離子．
Ⅴ．打開彈簧夾K₂，活塞c，加入70%的硫酸，一段時(shí)間后夾緊彈簧夾K₂．
Ⅵ．更換試管D，重復(fù)過程Ⅳ，檢驗(yàn)B溶液中的離子．
（1）過程Ⅰ的目的是排出裝置中的空氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)．
（2）棉花中浸潤(rùn)的溶液為NaOH溶液．
（3）A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（4）用70%的硫酸制取SO₂，反應(yīng)速率比用98%的硫酸快，原因是70%硫酸中氫離子濃度大于98%的硫酸，因此反應(yīng)速率更快．
（5）甲、乙、丙三位同學(xué)分別完成了上述實(shí)驗(yàn)，結(jié)論如下表所示，他們的檢測(cè)結(jié)果一定能夠證明氧化性Cl²＞Fe³⁺＞SO₂的是乙、丙（填“甲”、“乙”或“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+

（6）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程Ⅴ時(shí)，B中溶液顏色由黃色逐漸變?yōu)榧t棕色，停止通氣，放置一段時(shí)間后溶液顏色變?yōu)闇\綠色．
  查閱資料：Fe²⁺（aq）+2SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨綠色）
  提出假設(shè)：FeCl₂與SO₂的反應(yīng)經(jīng)歷了中間產(chǎn)物FeSO₃，溶液的紅棕色是FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合色．
  某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖2實(shí)驗(yàn)，證實(shí)該假設(shè)成立：
  ①溶液E和F分別為Na₂SO₃、FeCl₃．
  ②請(qǐng)用離子方程式解釋步驟3中溶液（酸性）由紅棕色變淺綠色的原因Fe³⁺消耗SO₃^2-，c（SO₃^2-）減小，平衡Fe²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨綠色）逆向移動(dòng)，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色．

Answer 1

分析 （1）空氣中氧氣具有氧化性，能干擾實(shí)驗(yàn)；
（2）氯氣、二氧化硫都有毒，不能直接排空，且氯氣、二氧化硫都能和NaOH溶液反應(yīng)生成無毒物質(zhì)，可以用堿液吸收；
（3）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
（4）溶液中氫離子濃度越大反應(yīng)速率越快；
（5）溶液顯酸性，檢驗(yàn)SO₄^2-應(yīng)選擇BaCl₂溶液；乙中第一次，說明Cl₂不足，Cl₂氧化性大于Fe³⁺，第二次有SO₄^2-，說明發(fā)生SO₂與Fe³⁺的反應(yīng)，則氧化性Fe³⁺＞SO₂；丙中第一次有Fe³⁺，無Fe²⁺，則氧化性Cl₂＞Fe³⁺，第二次有Fe²⁺，說明發(fā)生SO₂與Fe³⁺的反應(yīng)，則氧化性Fe³⁺＞SO₂；
（6）增大反應(yīng)物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，減小反應(yīng)物濃度，平衡逆向移動(dòng)，根據(jù)混合物顏色變化判斷．

解答 解：（1）空氣中氧氣具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子而干擾實(shí)驗(yàn)，為排除氧氣的干擾，用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排出，故答案為：排出裝置中的空氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)；
（2）氯氣、二氧化硫都有毒，不能直接排空，氯氣和水反應(yīng)生成酸、二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，所以氯氣、二氧化硫都能和NaOH溶液反應(yīng)生成無毒物質(zhì)，可以用堿液吸收，則棉花浸潤(rùn)的液體是NaOH溶液，
故答案為：NaOH溶液；
（3）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（4）溶液中氫離子濃度越大反應(yīng)速率越快，98%濃硫酸中氫離子濃度小于70%硫酸，所以70%硫酸反應(yīng)速率較快，故答案為：70%硫酸中氫離子濃度大于98%的硫酸，因此反應(yīng)速率更快；
（5）溶液顯酸性，檢驗(yàn)SO₄^2-應(yīng)選擇BaCl₂溶液；乙中第一次，說明Cl₂不足，Cl₂氧化性大于Fe³⁺，第二次有SO₄^2-，說明發(fā)生SO₂與Fe³⁺的反應(yīng)，則氧化性Fe³⁺＞SO₂；丙中第一次有Fe³⁺，無Fe²⁺，則氧化性Cl₂＞Fe³⁺，第二次有Fe²⁺，說明發(fā)生SO₂與Fe³⁺的反應(yīng)，則氧化性Fe³⁺＞SO₂，
故答案為：乙、丙；
（6）①根據(jù)已知條件：FeCl₃與SO₂的反應(yīng)經(jīng)歷了中間產(chǎn)物FeSO₃，溶液的紅棕色是FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合色，所以可以借助氯化鐵和亞硫酸鈉溶液來確定假設(shè)是否成立，故答案為：Na₂SO₃；FeCl₃；
②根據(jù)化學(xué)平衡：Fe²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨綠色），步驟3中，F(xiàn)e³⁺消耗SO₃^2-，c（SO₃^2-）減小，平衡逆向移動(dòng)，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色，
故答案為：Fe³⁺消耗SO₃^2-，c（SO₃^2-）減小，平衡Fe²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨綠色）逆向移動(dòng)，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及實(shí)驗(yàn)基本操作過程、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、物質(zhì)的制備、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，注意氧化性強(qiáng)弱比較是解答難點(diǎn)，注意（4）題氫離子濃度影響反應(yīng)速率，為易錯(cuò)點(diǎn)．