Question

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

實驗過程：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁～K₄，通入一段時間N₂，再將T型導管插入B中，繼續(xù)通入N₂，然后關閉K₁、K₃、K₄．
Ⅱ．打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱．
Ⅲ．當B中溶液變黃時，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，檢驗其中的離子．
Ⅴ．打開彈簧夾K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊彈簧夾K₃．
Ⅵ．更新試管D，重復過程Ⅳ，檢驗B溶液中的離子．
（1）A中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（2）用70%的硫酸制取SO₂，反應速率比用98%的硫酸快，原因是

 

．
（3）甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，他們的檢測結果一定能夠證明氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是

 

（填“甲”“乙”“丙”）．

	過程ⅣB溶液中含有的離子	過程ⅥB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+

（4）進行實驗過程Ⅴ時，B中溶液顏色由黃色逐漸變?yōu)榧t棕色，停止通氣，放置一段時間后溶液顏色變?yōu)闇\綠色．
查閱資料：Fe²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨綠色）
提出假設：FeCl₃與 SO₂的反應經歷了中間產物FeSO₃，溶液的紅棕色是FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合色．某同學設計如圖2實驗，證實該假設成立：

①溶液E和F分別為

 

、

 

．
②請用化學平衡原理解釋步驟3中紅棕色溶液顏色變?yōu)闇\綠色的原因

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗題

分析：（1）A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應，生成氯化錳、氯氣、水；
（2）氫離子濃度越大，反應速率越快；
（3）溶液顯酸性，檢驗硫酸根離子應選擇氯化鋇溶液；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(fā)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(fā)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；
（4）增大反應物的濃度，化學平衡向著正反應方向進行，減小反應物濃度，化學平衡向著逆反應方向進行．

解答： 解：（1）A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應，生成氯化錳、氯氣、水，該反應為MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+H₂O；
（2）因氫離子濃度越大，反應速率越快，則70%的硫酸中的氫離子濃度比98%的硫酸中的氫離子濃度大，所以反應速率快，
故答案為：70%的硫酸中的氫離子濃度比98%的硫酸中的氫離子濃度大；
（3）溶液顯酸性，檢驗硫酸根離子應選擇氯化鋇溶液；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(fā)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(fā)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；故答案為：乙、丙；
（4）①根據(jù)已知條件：FeCl₃與SO₂的反應經歷了中間產物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是否成立，故答案為：Na₂SO₃；FeCl₃；
②根據(jù)化學平衡：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，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，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色．

點評：本題考查性質實驗方案的設計及氧化還原反應，明確裝置的作用及發(fā)生的反應是解答的關鍵，注意氧化性的比較是解答的難點，題目難度較大．