题目内容
某校化学兴趣小组在探究铁与浓硫酸的反应时，将教材中铜与浓硫酸反应的实验装置（图Ⅰ）改为图Ⅱ所示的装置．
请回答下列问题：
（1）写出图Ⅰ中虚框处发生反应的化学方程式
（2）图Ⅱ实验装置与图Ⅰ相比较，其优点是：①能更好地吸收有毒气体SO2，防止其污染环境；②
（3）下列对导管a的作用分析中正确的是
A．加热反应过程中，可上下移动导管a，起搅拌作用
B．停止加热，试管内的压强减小，从导管a进入的空气可增大试管A内的压强，防止倒吸
C．停止反应，撤装置之前往导管a中通入空气，可排除装置内的SO2气体，防止其污染环境
（4）反应一段时间后，将试管A取下，然后将试管A中溶液倒入另一盛有适量水的试管D中．该小组同学为确定溶液中所存在的金属离子，进行下列探究过程．
①提出假设：
假设Ⅰ：只含有Fe3+．假设Ⅱ：
②实验设计：
分别取少量试管D中溶液，选用提供的试剂，设计简单的实验检验溶液中所存在的金属离子．请填写下表空白（可以不填满，也可以增加）．
提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液．
| 步骤 | 所选试剂 | 现象及结论 |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 |
分析：（1）图Ⅰ中虚框处铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（2）对比图Ⅱ实验装置与图Ⅰ装置，得出图Ⅱ实验装置的优点；
（3）铜与浓硫酸的反应，不需要使用玻璃棒搅拌，导管a可以平衡试管内外大气压，防止倒吸现象；二氧化硫有毒，反应结束后可以通过a通入空气，排出装置中有毒的二氧化硫；
（4）①根据铁为变价金属，反应产物中可能存在铁离子、亚铁离子进行完善假设；
②分别根据检验亚铁离子、铁离子的常用方法进行设计检验方案．
（2）对比图Ⅱ实验装置与图Ⅰ装置，得出图Ⅱ实验装置的优点；
（3）铜与浓硫酸的反应，不需要使用玻璃棒搅拌，导管a可以平衡试管内外大气压，防止倒吸现象；二氧化硫有毒，反应结束后可以通过a通入空气，排出装置中有毒的二氧化硫；
（4）①根据铁为变价金属，反应产物中可能存在铁离子、亚铁离子进行完善假设；
②分别根据检验亚铁离子、铁离子的常用方法进行设计检验方案．
解答：解：（1）铜在加热条件下与浓硫酸反应，反应的化学方程式为：Cu+2H2SO4（浓）
CuSO4+2H2O+SO2↑，
故答案为：Cu+2H2SO4（浓）
CuSO4+2H2O+SO2↑；
（2）根据图示装置可知，图Ⅱ实验装置比图Ⅰ能更好地吸收有毒气体SO2，防止其污染环境；图Ⅰ不能控制反应的进行，而图Ⅱ可以随开随停，便于控制反应的进行，避免了资源浪费，减少了污染物生成，
故答案为：能随开随停，便于控制反应的进行；
（3）A．加热反应过程中，不需要搅拌，若可上下移动导管a，可能引起二氧化硫的逸出，故A错误；
B．反应结束后停止加热时，试管内的压强会减小，从导管a进入的空气可增大试管A内的压强，导管a起到了平衡气压的作用，从而能够防止倒吸，故B正确；
C．二氧化硫为有毒气体，撤装置之前可以向导管a中通入空气，从而排出装置内的有毒气体SO2，防止其污染环境，故C正确；
故答案为：BC；
（4）①铁与浓硫酸在加热条件下反应生成产物中可能为铁离子或亚铁离子，所以提出的假设有三种情况：假设Ⅰ：只含有Fe3+，假设Ⅱ：只含有Fe2+；假设Ⅲ：同时含有Fe2+和Fe3+，
故答案为：只含有Fe2+；同时含有Fe2+和Fe3+；
②检验溶液中是否含有铁离子、亚铁离子，可以使用硫氰化钾溶液检验铁离子，若溶液变红，则含有Fe3+，若不变红，则不含有Fe3+；
然后使用稀硫酸和高锰酸钾溶液检验亚铁离子，若KMnO4溶液褪色，则含有Fe2+，若不褪色，则不含有Fe2+，
故答案为：
| ||
故答案为：Cu+2H2SO4（浓）
| ||
（2）根据图示装置可知，图Ⅱ实验装置比图Ⅰ能更好地吸收有毒气体SO2，防止其污染环境；图Ⅰ不能控制反应的进行，而图Ⅱ可以随开随停，便于控制反应的进行，避免了资源浪费，减少了污染物生成，
故答案为：能随开随停，便于控制反应的进行；
（3）A．加热反应过程中，不需要搅拌，若可上下移动导管a，可能引起二氧化硫的逸出，故A错误；
B．反应结束后停止加热时，试管内的压强会减小，从导管a进入的空气可增大试管A内的压强，导管a起到了平衡气压的作用，从而能够防止倒吸，故B正确；
C．二氧化硫为有毒气体，撤装置之前可以向导管a中通入空气，从而排出装置内的有毒气体SO2，防止其污染环境，故C正确；
故答案为：BC；
（4）①铁与浓硫酸在加热条件下反应生成产物中可能为铁离子或亚铁离子，所以提出的假设有三种情况：假设Ⅰ：只含有Fe3+，假设Ⅱ：只含有Fe2+；假设Ⅲ：同时含有Fe2+和Fe3+，
故答案为：只含有Fe2+；同时含有Fe2+和Fe3+；
②检验溶液中是否含有铁离子、亚铁离子，可以使用硫氰化钾溶液检验铁离子，若溶液变红，则含有Fe3+，若不变红，则不含有Fe3+；
然后使用稀硫酸和高锰酸钾溶液检验亚铁离子，若KMnO4溶液褪色，则含有Fe2+，若不褪色，则不含有Fe2+，
故答案为：
| 步骤 | 所选试剂 | 现象、结论 |
| 1 | KSCN溶液 | 若溶液变红，则含有Fe3+； 若不变红，则不含有Fe3+ |
| 2 | 稀H2SO4、KMnO4溶液 | 若KMnO4溶液褪色，则含有Fe2+；若不褪色，则不含有Fe2+ |
点评：本题考查了浓硫酸的性质、铁离子、亚铁离子的检验方法，题目难度中等，注意掌握浓硫酸与铜、铁在加热条件下的反应方程式，明确检验铁离子、亚铁离子的方法．
练习册系列答案
相关题目
(13分)某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸的反应,设计了图1、图2所示装置进行实验。
(1)比较两个实验装置,图2装置的优点是:
①能更好的吸收有毒气体SO2防止其污染环境;
② 。
(2)导气管e有两个主要作用:一是在反应过程中,因导管插入液面下,可起到”液封”作用阻止SO2气体逸出而防止污染环境;二是 。
(3)能说明有SO2气体产生的实验现象是 。
(4)反应一段时间后,用滴管吸取A试管中的溶液滴入到适量水中作为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能:
Ⅰ:只含有Fe3+;Ⅱ:只含有Fe2+;Ⅲ:既有Fe3+又有Fe2+。
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性,选用如下试剂,填写下列空格:
| A．稀HCl溶液 | B．稀硫酸 | C．KSCN溶液 | D．酸性KMnO4溶液 |
验证Ⅱ:取试样,先滴加少量的 (填试剂序号,下同),振荡,再滴加少量的 ,根据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确。
验证Ⅲ:步骤1.取试样,滴加少量的 (填试剂序号),溶液的颜色变 色，则试样中含有Fe3+发生反应的离子方程式为 。
步骤2.再取适量的试样滴加少量的 (填试剂序号),溶液颜色的变化为 ,则试样中含有Fe2+。
