Question

为探究铁与浓硫酸在加热条件下的反应，某活动小组设计并完成以下实验：

（1）实验目的：分析铁与浓硫酸在加热条件下的反应．
①洗气瓶中浓硫酸的作用是______．
②写出加热条件下铁与浓硫酸反应生成SO₂的化学方程式______ Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O

Answer 1

【答案】分析：（1）①浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂；
②铁在常温下与浓硫酸发生钝化，单质在加热条件下发生氧化还原反应生成硫酸铁和二氧化硫气体；
（2）浓硫酸与铁在加热条件下反应生成二氧化硫气体，稀硫酸与铁反应生成氢气，可根据二氧化硫和氢气的性质设计试验方案；
（3）①为测定混合气体中各成分含量，应知道气体的总量和某一种气体的量；
②检验Fe³⁺可用KSCN溶液，根据反应2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，计算含量．
解答：解：（1）①浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂，故答案为：干燥；
②铁在加热条件下发生氧化还原反应生成硫酸铁和二氧化硫气体，反应的化学方程式为2Fe+6H₂SO₄（浓）Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，
故答案为：2Fe+6H₂SO₄（浓）Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（2）①浓硫酸与铁在加热条件下反应生成二氧化硫气体，稀硫酸与铁反应生成氢气，检验二氧化硫气体可用品红溶液，用A装置，然后在A装置中用高锰酸钾溶液（或NaOH溶液）除去二氧化硫气体，再在A中用高锰酸钾酸性溶液（或品红）检验二氧化硫是否除尽，在A或C装置中干燥（用浓硫酸（或碱石灰））后通入D中（氧化铜粉末）吸收氢气，然后在E中用无水硫酸铜固体检验是否有水生成，为防止空气中的水进入E中影响实验结果，应最后连接A或C，
故答案为：A-A-A（或C）-D-E-A（或C）或A-A-A-A（或C）-D-E-A（或C）；
品红溶液--高锰酸钾酸性溶液-浓硫酸（或石灰）-氧化铜粉末-无水硫酸铜固体-浓硫酸碱石灰，
或：品红溶液-高锰酸钾酸性溶液-高锰酸钾酸性溶液（或品红）-浓硫酸（或碱石灰）-氧化铜粉末-无水硫酸铜固体-浓硫酸或碱石灰，或：品红溶液-氢氧化钠溶液-高猛酸钾酸性溶液（或品红）-浓硫酸（或碱石灰）-氧化铜粉末-无水硫酸铜固体-浓硫酸或碱石灰；
②若混合气体中含有氢气，D中固体粉末由黑色变为红色，生成铜和水，E中固体由白色变为蓝色，
故答案为：D中固体粉末由黑色变为红色，E中固体由白色变为蓝色；
（3）①测定混合气体中各成分含量，应知道气体的总量和某一种气体的量，氢气的量可根据反应前D中氧化铜粉末质量反应后D中粉末的质量计算，
故答案为：混合气体的总体积；反应前后D中粉末质量的差值（反应前D中氧化铜粉末质量反应后D中粉末的质量）；
②检验Fe³⁺可用KSCN溶液，n（Fe）==0.2mol，
则n（Fe²⁺）+n（Fe³⁺）=0.2mol，由2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，可知n（Fe²⁺）=2n（Cl₂）=2×=0.1mol，
则n（Fe³⁺）=0.1mol，
故答案为：KSCN溶液；0.1．
点评：本题考查铁和硫酸反应的探究，题目难度不大，易错点为（2），注意气体的检验实验的设计原理和方法．