Question

為驗證氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小組用如圖所示裝置進行實驗（如圖1）（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(guān)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）過程Ⅰ的目的是

 

．
（2）棉花中浸潤的溶液為

 

．
（3）A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為

 

．
（4）用70%的硫酸制取SO₂，反應(yīng)速率比用98%的硫酸快，原因是

 

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

 

（填“甲”、“乙”或“丙”）．

	過程ⅣB中溶液含有的離子	過程ⅥB中溶液含有的離子
甲	有Fe2+，無Fe3+	有SO42-
乙	既有Fe3+，又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+，無Fe2+	有Fe2+

（6）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(shè)：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．某同學設(shè)計如下實驗，證實該假設(shè)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（如圖2）中溶液由紅棕色變?yōu)闇\綠色的原因

 

．

Answer 1

考點：氧化性、還原性強弱的比較

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）通入一段時間N₂，排出裝置中的氧氣；
（2）氯氣和二氧化硫都是有毒氣體，可以用氫氧化鈉來吸收；
（3）A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應(yīng)，生成氯化錳、氯氣、水；
（4）氫離子濃度越大，反應(yīng)速率越快；
（5）溶液顯酸性，檢驗硫酸根離子應(yīng)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(yīng)，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(yīng)，則氧化性鐵離子大于二氧化硫；
（6）增大反應(yīng)物的濃度，化學平衡向著正反應(yīng)方向進行，減小反應(yīng)物濃度，化學平衡向著逆反應(yīng)方向進行．

解答： 解：（1）打開K₁～K₄，關(guān)閉K₅、K₆，通入一段時間N₂，目的是排出裝置中的氧氣，故答案為：排出裝置中的空氣，防止干擾；
（2）棉花中浸有NaOH溶液，吸收多余氯氣、二氧化硫，防止污染空氣，故答案為：NaOH溶液；
（3）A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應(yīng)，生成氯化錳、氯氣、水，該反應(yīng)為MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+H₂O；
（4）因氫離子濃度越大，反應(yīng)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(yīng)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；
（5）溶液顯酸性，檢驗硫酸根離子應(yīng)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(yīng)，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(yīng)，則氧化性鐵離子大于二氧化硫；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(zhì)實驗方案的設(shè)計及氧化還原反應(yīng)，明確裝置的作用及發(fā)生的反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，注意氧化性的比較是解答的難點，題目難度較大．