Question

11．某同學(xué)設(shè)計實驗探究金屬M與濃硫酸反應(yīng)的氣體產(chǎn)物．
[提出假設(shè)]假設(shè)1：氣體產(chǎn)物只有SO₂；
假設(shè)2：氣體產(chǎn)物為SO₂和H₂混合物．
[實驗設(shè)計]為了探究金屬M與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)物，設(shè)計如圖實驗裝置：一定量的濃硫酸與足量金屬M反應(yīng)．

（1）若B瓶里品紅溶液褪色，E、F和G中都無明顯現(xiàn)象，則假設(shè)1正確（填“1”或“2”）．反應(yīng)后硫酸鹽中金屬顯+2價．寫出A中可能發(fā)生的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）若D瓶品紅溶液無顏色變化，F(xiàn)管中黑色粉末變成紅色，G干燥管里白色粉末變藍色，則M可能是鐵、鎂、鋅、鋁等（填一個即可）；寫出C瓶發(fā)生的離子方程式：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
[實驗反思]為了進一步探究金屬M成分，進行如下實驗：
（3）為了觀察溶液顏色，實驗完畢后，需要稀釋燒瓶里溶液．稀釋燒瓶里溶液的操作方法：先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢倒入盛水的燒杯里，并不斷攪拌
（4）將稀釋后的溶液分裝甲、乙試管，向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去．如果燒瓶溶液中金屬離子濃度相等，寫出燒瓶里濃硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Fe+10H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+5SO₂↑+10H₂O．

Answer 1

分析 金屬與濃硫酸反應(yīng)，開始生成的是二氧化硫，如果金屬過量，濃硫酸變成稀硫酸后，如果金屬較活潑，則可能還生成氫氣；
（1）如果有氫氣存在，氫氣能夠還原氧化銅生成銅；銅與濃硫酸加熱生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）若D瓶品紅溶液無顏色變化，F(xiàn)管中黑色粉末變成紅色，G干燥管里白色粉末變藍色，說明生成氫氣；
則金屬活潑性順序排在氫前面；C中二氧化硫被酸性高錳酸鉀吸收發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）反應(yīng)物中有濃硫酸，根據(jù)稀釋濃硫酸的方法進行解答，注意稀釋前先冷卻，然后將混合液加入燒杯中；
（4）將稀釋后的溶液分裝甲、乙試管，向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明溶液中含有三價鐵離子；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去，說明溶液中含有二價鐵離子，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律、得失電子守恒書寫方程式．

解答 解：當(dāng)金屬過量時，且金屬較活潑則生成的氣體中可能含有氫氣，所以假設(shè)2為：氣體產(chǎn)物有SO₂和H₂ ，故答案為：氣體產(chǎn)物有SO₂和H₂ ；
（1）如果有氫氣存在，氫氣能夠還原氧化銅生成銅，F(xiàn)中黑色固體變紅，若B瓶里品紅溶液褪色，E、F和G中都無明顯現(xiàn)象，說明不含氫氣，故1正確；銅與濃硫酸加熱生成硫酸銅、二氧化硫和水，方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）若D瓶品紅溶液無顏色變化，F(xiàn)管中黑色粉末變成紅色，G干燥管里白色粉末變藍色，說明生成氫氣；
則金屬活潑性順序排在氫前面，則M可以是鐵、鎂、鋅、鋁等（填一個即可）的任意一種；
C瓶中二氧化硫被高錳酸鉀氧化，離子方程式：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（3）可以類比稀釋濃硫酸的方法進行操作，方法為：先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌，
故答案為：先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌；
（4）將稀釋后的溶液分裝甲、乙試管，向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明溶液中含有三價鐵離子；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去，說明溶液中含有二價鐵離子，要使溶液中二價鐵離子與三價鐵離子濃度相等，則根據(jù)質(zhì)量守恒定律、得失電子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Fe+10H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+5SO₂↑+10H₂O；
故答案為：4Fe+10H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+5SO₂↑+10H₂O．

點評 本題考查了濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)的計算、化學(xué)方程式的書寫等知識，題目難度較大，試題涉及的知識點較大，題量較大，充分考查了學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況，注意明確濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)及濃硫酸與金屬反應(yīng)的原理．