Question

某研究性學(xué)習(xí)小組按如圖所示裝置，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，其中C中裝的是酸性KMnO₄溶液，D中為品紅溶液，E中為濃硫酸。請(qǐng)你幫助完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并完成一些問題。

(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯胯F與濃硫酸的反應(yīng)。

(二)實(shí)驗(yàn)藥品：鐵釘、濃硫酸、酸性KMnO₄溶液、品紅溶液、CuO、CuSO₄溶液。

(三)實(shí)驗(yàn)步驟：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①連接好裝置，并檢查裝置的氣密性	—	—
②將鐵釘加入到燒瓶中，再向其中滴加濃硫酸	未見明顯現(xiàn)象	原因：____________
③點(diǎn)燃A、F處的酒精燈	片刻后，燒瓶中溶液的顏色發(fā)生變化，并有氣泡產(chǎn)生	原因：_____________

(四)完成下列問題：

(1)盛放藥品前，檢查此裝置氣密性的操作方法和現(xiàn)象是___________________________。

(2)在裝置A中放入有關(guān)藥品后，打開活塞K，將分液漏斗中的液體加入燒瓶中，關(guān)閉分液漏斗的活塞，點(diǎn)燃酒精燈，燒瓶中反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。

(3)裝置G燒杯中盛放的液體是______________________________________，其作用是__________________________________________________。

(4)裝置B的作用是貯存多余的SO₂和防止其污染環(huán)境，則B中應(yīng)盛放的液體是_______。

A.水              B.濃溴水             C.酸性KMnO₄溶液             D.飽和NaHSO₃溶液

(五)實(shí)驗(yàn)探究：

在實(shí)驗(yàn)過程中，該學(xué)生觀察到C裝置中顏色逐漸變淺，D裝置中溶液顏色未見明顯變化，再過一段時(shí)間后，F(xiàn)裝置中CuO粉末由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，燒杯G中逐漸冒出氣泡，此時(shí)D裝置中溶液顏色仍未見明顯變化。

(1)F裝置中CuO粉末由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色的原因是________________________________。

(2)為了驗(yàn)證鐵釘與濃硫酸在不加熱時(shí)是否發(fā)生反應(yīng)，可采用的方法是________________。

Answer 1

(三)②鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生鈍化，阻止鐵與濃硫酸繼續(xù)反應(yīng)

③加熱使鐵表面的氧化物薄膜被破壞并發(fā)生反應(yīng)，溶液中有Fe³⁺生成，并伴隨有SO₂氣體產(chǎn)生

(四)(1)將G裝置中導(dǎo)管口浸沒在液面下，關(guān)閉分液漏斗活塞，打開K，微熱A裝置，G裝置中導(dǎo)管有氣泡冒出；關(guān)閉K，B裝置中長(zhǎng)頸漏斗中液面上升(B瓶中液面下降)，說明裝置不漏氣

(2)2Fe+6H₂SO₄(濃)Fe₂(SO₄)₃+3SO₂↑+6H₂O

(3)堿液  防止多余的SO₂氣體逸出污染環(huán)境

(4)D

(五)(1)A裝置中濃硫酸在加熱的條件下與鐵反應(yīng)逐漸變?yōu)橄×蛩�，發(fā)生置換反應(yīng)：Fe+H₂SO₄FeSO₄+H₂↑，生成的H₂經(jīng)過F裝置還原氧化銅：CuO+H₂Cu+H₂O

(2)將鐵釘放置在冷的濃硫酸中浸泡一段時(shí)間后，取出鐵釘置于硫酸銅溶液中，觀察鐵釘表面是否有銅析出。若沒有紅色的銅析出，則表明在不加熱時(shí)，鐵釘與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，否則鐵釘與濃硫酸不發(fā)生反應(yīng)(或其他合理方案)

解析：本題是一道有關(guān)濃硫酸的探究性實(shí)驗(yàn)題，難點(diǎn)在問題的探究部分。

鐵在冷的濃硫酸中能發(fā)生鈍化，加熱時(shí)濃硫酸能將鐵氧化，反應(yīng)產(chǎn)生還原性的SO₂，SO₂在水中的溶解度較大，能被溴水和酸性KMnO₄溶液氧化。B裝置中通過排液體貯存SO₂應(yīng)該選用飽和NaHSO₃溶液。裝置C是用來除去SO₂的，裝置D是用來檢驗(yàn)SO₂是否除盡的，裝置E是用來吸收水蒸氣的。實(shí)驗(yàn)中D中的品紅溶液未明顯褪色，說明沒有SO₂進(jìn)入裝有CuO的玻璃管，使CuO被還原的氣體只能是H₂，由此可以想到實(shí)驗(yàn)中濃硫酸變成了稀硫酸。

若鐵與濃硫酸在不加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)，因鈍化會(huì)使鐵的表面形成致密的氧化物保護(hù)膜，鐵將不能與CuSO₄等發(fā)生置換反應(yīng)；反之能與CuSO₄等發(fā)生置換反應(yīng)。據(jù)此可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。