Question

化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应，设计了如下图所示装置进行实验，回答相关问题．

（1）用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是：______．
（2）能说明有SO₂气体产生的实验现象是______．
（3）反应后，不需要打开胶塞，就可使装置中残留气体完全被吸收，应当采取的操作是______．
（4）反应一段时间后，他们对A中溶液的金属离子进行探究，请完成相关问题．
①提出假设：
假设1：只含有Fe³⁺；
假设2：______；
假设3：既有Fe²⁺，又有Fe³⁺．
②设计实验方案验证假设3．在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论．
限选试剂及仪器：稀硫酸、KMnO₄溶液、NaOH溶液、淀粉-KI溶液、H₂O₂溶液

实验步骤	预期现象和结论
步骤一：用胶头滴管取A试管中的溶液，用水稀释并分装试管I、II备用	______
步骤二：往试管I中，______	______
步骤三：______	______

Answer 1

解：（1）在加热的条件下，当铁丝与浓硫酸接触时才能反应，当往上抽动铁丝时，铁丝与硫酸不接触，反应停止，所以用“可抽动的铁丝”的优点是便于控制反应的反应，故答案为：便于控制反应的反应和停止；
（2）SO₂具有漂白性，品红能被二氧化硫漂白，可用品红溶液验证SO₂的生成，所以能说明有SO₂气体产生的实验现象是品红溶液褪色，故答案为：品红溶液褪色；
（3）从D管口向装置A中大量鼓气，就可使装置中残留气体完全被吹出，气体被赶到从装置BC中通过，经过B时，二氧化硫被吸收，经过C时已经完全吸收，故答案为：从D管口向A中大量鼓气；
（4）①铁与浓硫酸反应，铁可能被氧化成Fe³⁺或Fe²⁺；对A中溶液的金属离子，可能有：只含有Fe³⁺；只含有Fe²⁺；
既有Fe²⁺，又有Fe³⁺，三种情况，故答案为：只含有Fe²⁺；
②设计实验方案验证假设3：须验证Fe³⁺和Fe²⁺，步骤一：用胶头滴管取A试管中的溶液，用水稀释并分装试管I、II备用，二价铁离子浅绿色，三价铁离子棕黄色，所以预期现象和结论是溶液有颜色；步骤二：往试管I中，滴加少量的淀粉KI溶液，若溶液变蓝色，Fe³⁺能氧化碘离子，把碘离子氧化成单质碘，单质碘与淀粉作用显蓝色，则说明原溶液中含有 Fe³⁺；步骤三：往试管II滴加到少量的 KMnO₄溶液，Fe²⁺能还原高锰酸根离子，若溶液褪色，则说明原溶液中含有 Fe²⁺，结合步骤二溶液变蓝，则假设3正确，故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤二：滴加少量的淀粉KI溶液	若溶液变蓝色，则原溶液中含有 Fe3+
步骤三：往试管II滴加到少量的 KMnO4溶液	若溶液褪色（浅红），则原溶液中含有 Fe2+，结合步骤二溶液变蓝，则假设3正确

分析：（1）在加热的条件下，当铁丝与浓硫酸接触时才能反，应用“可抽动的铁丝”的优点是便于控制反应的反应和停止；
（2）品红能被二氧化硫漂白，根据SO₂的漂白性分析；
（3）从D管口向装置A中大量鼓气，就可使装置中残留气体完全被吹出；
（4）①铁与浓硫酸反应，铁可能被氧化成Fe³⁺或Fe²⁺；
②设计实验方案验证假设3：须验证Fe³⁺和Fe²⁺，Fe³⁺能氧化碘离子，Fe²⁺能还原高锰酸根离子；
点评：本题主要考查了实验方案的设计，依据铁与浓硫酸反应的原理是解答的关键．题目较难．