题目内容

【题目】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,气密性已检验)。

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,然后关闭K1K3K4

Ⅱ. 打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。

Ⅲ. B中溶液变黄时,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,检验B溶液中的离子。

1)过程的目的是____________________

2)棉花中浸润的溶液为__________________

3A中发生反应的化学方程式为_______________

4)用70%的硫酸制取SO2,反应速率比用98%的硫酸快,原因是______________

5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2 > Fe3 > SO2的是_______(填”“”“)。

过程Ⅳ B溶液中含有的离子

过程Ⅵ B溶液中含有的离子

Fe3Fe2

SO42

既有Fe3又有Fe2

SO42

Fe3Fe2

Fe2

6)进行实验过程时,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:Fe2aq)+ SO32aqFeSO3s)(墨绿色)

提出假设:FeCl3 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EF分别为______________________

②请用化学平衡原理解释步骤3中溶液由红棕色变为浅绿色的原因____________

【答案】排除装置中的空气,防止干扰 NaOH溶液 MnO2 4HCl(浓)MnCl2 Cl2 2H2O 70%的硫酸中cH)比98%的硫酸大,因此反应速率更快 乙、丙 Na2SO3(或可溶性亚硫酸盐) FeCl3 Fe3 消耗 SO32cSO32)减小,使平衡Fe2aq)+ SO32 aqFeSO3s)逆向移动,溶液颜色由红棕色变为浅绿色

【解析】

1)由于装置中含有空气,空气中的O2会干扰实验,过程中通入一段时间N2,目的是排除装置中的空气,防止干扰。

2)为了防止多余的Cl2SO2污染环境,所以棉花中浸润的溶液是NaOH溶液,吸收未反应的Cl2SO2

3A中二氧化锰与浓盐酸的反应生成MnCl2、氯气、水,该反应的化学方程式为MnO2 4HCl(浓)MnCl2 Cl2 2H2O

4)因氢离子浓度越大,反应速率越快,98%的硫酸中水太少,70%的硫酸中的氢离子浓度比98%的硫酸中的氢离子浓度大,所以反应速率快。

5)甲、过程B溶液中含有的离子有Fe3Fe2,氯气可能过量,过程B溶液中含有的SO42,可能是氯气氧化SO2生成的,不能证明Fe3+的氧化性大于SO2;不能证明结论;

乙、过程B溶液中含有的离子既有Fe3又有Fe2,说明氯气不足,氯气氧化性大于铁离子,过程B溶液中含有的SO42,说明二氧化硫与铁离子发生了反应:2Fe3++SO2+2H2O =2Fe2++SO42-+4H+,则Fe3+氧化性大于二氧化硫;能证明结论;

丙、过程B溶液中有Fe3+、无Fe2+,则氯气的氧化性大于铁离子,过程B溶液中含有Fe2+,说明SO2Fe3+还原成Fe2+,则氧化性铁离子大于二氧化硫;能证明结论;

故乙、丙一定能够证明氧化性Cl2 > Fe3 > SO2

6)①FeCl2溶液加入溶液E后,溶液变为墨绿色,说明生成了FeSO3,说明ENa2SO3(或可溶性亚硫酸盐);加入溶液F后溶液变为红棕色,放置一段 时间后变为浅绿色,说明FFeCl3溶液。

②溶液的红棕色是FeSO3(墨绿色)与FeCl3(黄色)的混合色,Fe3 消耗 SO32cSO32)减小,使平衡Fe2aq)+ SO32 aqFeSO3s)逆向移动,溶液颜色由红棕色变为浅绿色。

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