题目内容

4．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中加热装置已略）．实验过程：
①检查装置气密性后，在各仪器中添加相应试剂．
②打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，将T型管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4．
③打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，加热A．
④当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K2．
⑤打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子．
⑥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．
⑦更换试管D，重复过程⑤，检验B溶液中的离子．

试回答下列问题：
（1）检验图中虚线框内装置气密性的具体操作是关闭K1、K2，打开分液漏斗的盖子和活塞，向其中加入水，一段时间后分液漏斗尖嘴处不再滴液即证明气密性良好．
（2）C中发生反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O．
（3）若将制取的SO2通入酸性高锰酸钾溶液可使溶液褪色，其离子方程式为2MnO4-+5SO2+4H2O=2Mn2++5SO42-+4H+．
（4）B中的棉花通常会浸润NaOH溶液试剂；实验②中通入N2的作用是排除装置中的空气，防止FeCl2溶液被O2氧化．
（5）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性 Cl2＞Fe3+＞SO2的是乙、丙（填“甲”、“乙”或“丙”）．
过程⑤B溶液中含有的离子过程⑦B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+
（6）进行实验过程⑥时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，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）+SO32-（aq）?FeSO3（s）（墨绿色）
提出假设：FeCl3与 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）的混合色．某同学设计如下实验，证实该假设成立：

①溶液E和F分别为Na2SO3（或可溶性亚硫酸盐）、FeCl3．
②请结合方程式和化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因Fe3+与SO32-反应Fe3++SO32-=Fe2++SO42-，使c（SO32-）减小，平衡Fe2+（aq）+SO32-（aq）?FeSO3（s）逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色．

分析 （1）根据大气压强原理来检验装置的气密性：关闭K1、K2，打开分液漏斗的盖子和活塞，向其中加入水，观察一段时间后分液漏斗尖嘴处是否滴液；
（2）亚硫酸钠可以和较浓的硫酸之间反应生成硫酸钠和水以及二氧化硫；
（3）SO2通入酸性高锰酸钾溶液，二者之间可以发生氧化还原反应；
（4）装置A是制备氯气的，氯气有毒，要用氢氧化钠进行吸收，FeCl2溶液容易被O2氧化；
（5）溶液显酸性，检验硫酸根离子应选择氯化钡溶液；乙中第一次，说明氯气不足，氯气氧化性大于铁离子，第二次有硫酸根离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则氧化性铁离子大于二氧化硫丙中第一次有Fe3+，无Fe2+，则氯气的氧化性大于铁离子，第二次有亚铁离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则氧化性铁离子大于二氧化硫；
（6）①根据已知条件：FeCl3与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）的混合色，所以可以借助氯化铁和亚硫酸钠溶液来确定假设是否成立；
②根据化学平衡：Fe2+（aq）+SO32-（aq）?FeSO3（s）（墨绿色），步骤3中，Fe3+消耗SO32-，c（SO32-）减小，平衡逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色．

解答 解：（1）根据大气压强原理来检验装置的气密性：关闭K1、K2，打开分液漏斗的盖子和活塞，向其中加入水，一段时间后分液漏斗尖嘴处不再滴液即证明气密性良好．
故答案为：关闭K1、K2，打开分液漏斗的盖子和活塞，向其中加入水，一段时间后分液漏斗尖嘴处不再滴液即证明气密性良好；
（2）亚硫酸钠可以和较浓的硫酸之间反应生成硫酸钠和水以及二氧化硫，即Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O．
故答案为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；
（3）二氧化硫具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，SO2通入酸性高锰酸钾溶液，二者之间可以发生氧化还原反应：2MnO4-+5SO2+4H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，故答案为：2MnO4-+5SO2+4H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；
（4）装置A是制备氯气的，二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，氯气有毒，要用氢氧化钠进行吸收，由于装置中含有空气，而空气的存在，会对实验产生干扰，所以通入氮气的目的是排除装置中的空气，防止FeCl2溶液被O2氧化，
故答案为：NaOH溶液；排除装置中的空气，防止FeCl2溶液被O2氧化；
（5）溶液显酸性，检验硫酸根离子应选择氯化钡溶液；乙中第一次，说明氯气不足，氯气氧化性大于铁离子，第二次有硫酸根离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则氧化性铁离子大于二氧化硫丙中第一次有Fe3+，无Fe2+，则氯气的氧化性大于铁离子，第二次有亚铁离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则氧化性铁离子大于二氧化硫；故答案为：乙、丙；
（6）①实验中溶液显墨绿色，说明平衡向正反应方向移动，所以加入的应该是Na2SO3（或可溶性亚硫酸盐）；而步骤2中溶液显红棕色，说明加入的应该是FeCl3 ，
故答案为：Na2SO3（或可溶性亚硫酸盐）；FeCl3；
②由于Fe3+消耗 SO32-，c（SO32-）减小，使平衡Fe2+（aq）+SO32-（aq）?FeSO3（s）逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色，
故答案为：Fe3+消耗 SO32-，c（SO32-）减小，使平衡Fe2+（aq）+SO32-（aq）?FeSO3（s）逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色．

点评 本题考查性质实验方案的设计，涉及了氧化还原反应的判断、化学实验基本操作方法、氯气的制备、氯气、氯化铁和SO2性质的探究以及外界条件对平衡状态的影响等知识，题目难度中等，明确装置的作用及发生的反应是解答的关键，注意氧化性的比较是解答的难点．

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