Question

为验证氧化性：Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和A中的加热装置已略，气密性已经检验完毕）

实验过程：
Ⅰ．打开弹簧夹K₁-K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中，继续通入N₂，单后关闭K₁、K₂、K_{3 .}
Ⅱ．打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热.
Ⅲ．当B中的溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂.
Ⅳ．打开活塞b，使约2ml的溶液流入D试管中，检验其中的离子.
Ⅴ．打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃.
Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅵ，检验B溶液中的离子.
（1）过程Ⅰ的目的是___________________________
（2）棉花中浸润的溶液为_______________________
（3）A中发生反应的化学方程式为_____________________________________________
（4）用70%的硫酸支取SO₂，反应速率比用98%的硫酸块，原因是___________________
（5）过程Ⅳ中检验B溶液中是否含有硫酸根的操作是______________________________
（6）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是      

	过程Ⅳ B溶液中含有的离子	过程Ⅵ B溶液中含有的离子
甲	有Fe3+无Fe2+	有SO42-
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+无Fe2+	有Fe2+

 
（7）进行实验过程Ⅴ时，B中的溶液颜色由黄色变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。
查阅资料：Fe²⁺⁽aq)+SO₃^2-(aq)  FeSO₃（s）
提出假设：FeCl₃和SO₂的反应经历了中间产物FeSO₃，溶液的红棕色是FeSO₃（墨绿色）与FeCl₃（黄色）的混合颜色。
某同学设计如下实验，正式该假设的成立：

溶液E和F分别是___________、_______________
请用化学平衡原理解释步骤3红棕色溶液变为浅绿色的原因___________________________

Answer 1

（1）排出装置中的氧气（空气）
（2）氢氧化钠溶液
（3）MnO₂ + 4HCl（浓）MnCl₂  + Cl₂↑ +  2H₂O
（4）70%的硫酸中的H⁺的浓度比98%的硫酸中的H⁺的浓度大
（5）取少量B溶液于试管中，加入足量的稀盐酸酸化，在滴加几滴氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，证明溶液B中有硫酸根。
（6）乙、丙
（7）① Na₂SO₃溶液、FeCl₃溶液 
②2Fe³⁺  + SO₃^2— + H₂O=2Fe²⁺ +SO₄^2— +2H⁺，促使Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺和SO₃^2—+H₂O HSO₃^2—+OH^—逆向进行，溶液变为浅绿色。

试题分析：（1）装置中存在氧气，会对实验结果产生影响，故先排尽装置中的空气；（2） Cl₂、SO₂有毒污染空气，应有尾气处理，装置中的棉花需要浸润强碱溶液吸收Cl₂、SO₂；（4）反应速率的影响因素有温度、浓度、催化剂、接触面积等，该题中只有浓度不同，浓硫酸溶液中溶质主要以硫酸分子形成存在，电离出的氢离子少浓度低；（5）取少量B溶液于试管中，加入足量的稀盐酸酸化，在滴加几滴氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，证明溶液B中有硫酸根。（6）该题的理论依据是氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物，也强于还原剂的氧化性；甲、B可能有存在溶解的氯气氧化SO₂，错误；乙、B中存在Fe³⁺、Fe²⁺，说明Cl₂氧化性强于Fe³⁺，且没有Cl₂剩余；故后有SO₄^2—能说明Fe³⁺氧化性强于SO₂；丙、B中存在Fe³⁺，说明Cl₂氧化性强于Fe³⁺；后生成了Fe²⁺，只能是Fe³⁺被SO₂还原，正确。（7）根据假设和实验应先生成FeSO₃，再和FeCl₃混合，所以分别加入 Na₂SO₃溶液、FeCl₃溶液 ；溶液变为浅绿色说明生成了Fe²⁺，即2Fe³⁺  + SO₃^2— + H₂O=2Fe²⁺ +SO₄^2— +2H⁺，促使Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺和SO₃^2—+H₂O HSO₃^2—+OH^—逆向进行，溶液变为浅绿色。