Question

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。某兴趣小组的同学发现：将一定量的生铁与浓硫酸加热时，观察到固体完全溶解，并产生大量气体。实验室现有下列试剂： 0.01 mol/L 酸性KMnO₄溶液、0.10 mol/L KI溶液、新制氯水、淀粉溶液、蒸馏水。请你协助他们探究所得溶液和气体的成分。
【提出猜想】
Ⅰ．所得溶液中的金属离子可能含有Fe^2＋和Fe^3＋中的一种或两种；
Ⅱ．所得气体中肯定含有             气体。
【实验探究】

	实验操作	预期现象	结 论
验证猜想Ⅰ	步骤①：取少量0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液中
	步骤②：		含有Fe3＋
验证猜想Ⅱ	将所得气体通入如下装置		含有两种或以上气体

【问题讨论】
（1）有同学提出：若另外选用KSCN溶液，则仅利用KSCN和新制氯水两种溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究，试问是否可行，并说明原因：                                  。
（2）有同学提出：试管中气体可能是H₂和Q气体，为此重新设计了实验装置如下图（图中夹持仪器省略）。

①Q产生的原因是                                    （用化学方程式表示）。
②为确认Q的存在，则M中盛放的试剂为            ，并将装置M添加于      （选填序号）。
a．A之前      b．A-B间       c．B-C间       d．C-D间
③装置图中D、E、F组合的作用是                            。

Answer 1

SO₂ 
【实验探究】
步骤①溶液紫红色褪去；含有Fe^2＋
步骤②另取少量所得溶液，滴加KI和淀粉溶液；溶液变为蓝色（或者另取少量溶液，滴加数滴KSCN溶液，溶液变成血红色。）
猜想Ⅱ甲中KMnO₄溶液褪色，乙中KMnO₄溶液颜色不变，试管中收集到气体
【问题讨论】
（1）不正确（1分）；若溶液中含有Fe^3＋则无法检验溶液中是否含有Fe^2＋
（2）①C+2H₂SO₄(浓)=CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
②澄清石灰水；c   ③确认是否有H₂

试题分析：【提出猜想】浓硫酸和铁在加热条件下反应生成二氧化硫，所以所得气体中肯定含有SO₂，答案为：SO₂；
【实验探究】验证猜想Ⅰ：所得溶液中的金属离子可能含有Fe^2＋和Fe^3＋中的一种或两种；
酸性高锰酸钾溶液显紫红色，有强氧化性，二价铁离子有还原性，酸性高锰酸钾能被二价铁离子还原而使紫红色褪去，如果步骤①溶液紫红色褪去，说明含有二价铁离子，否则没有；碘化钾有还原性，三价铁离子有氧化性，碘离子能被三价铁离子氧化生成单质碘，碘遇淀粉变蓝色，所以步骤②另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液，如果溶液变为蓝色，说明含有三价铁离子，否则没有；答案为：溶液紫红色褪去；含有Fe²⁺；另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液；溶液变为蓝色；
猜想Ⅱ：所得气体中肯定含有SO₂气体；
二氧化硫有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，氢气不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但氢气不易溶于水，所以如果甲中KMnO₄溶液褪色，说明含有二氧化硫；乙中KMnO₄溶液颜色不变，说明二氧化硫完全被吸收，如果试管中收集气体，只能是氢气，答案为：甲中KMnO₄溶液褪色，乙中KMnO₄溶液颜色不变，试管中收集到气体；
【问题讨论】
（1）氯水具有氧化性，二价铁离子有还原性，氯水能将二价铁离子氧化生成三价铁离子，KSCN只能检验三价铁离子不能检验二价铁离子，所以若溶液中含有Fe³⁺则无法检验溶液中是否含有Fe²⁺，所以该观点不正确，答案为：不正确，若溶液中含有Fe³⁺则无法检验溶液中是否含有Fe²⁺；
（2）①在加热时，生铁中不仅铁和浓硫酸反应，碳也和浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H₂SO₄(浓)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；②Q为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化碳被碱石灰吸收，答案为：澄清的石灰水，C；③根据氢气的性质分析，氢气具有还原性，能还原黑色的氧化铜而生成水，水能使白色的无水硫酸铜变蓝。答案为：确认是否有H₂。