题目内容

16．我校高一化学兴趣小组的同学们为探究铁与浓硫酸的反应，设计了如图所示装置进行实验．

（1）实验过程中，观察到B中的实验现象是品红溶液由红色变为无色；写出C中发生反应的离子方程式2OH-+SO2=SO32-+H2O．
（2）浓硫酸与足量的铁丝反应一段时间后，若观察到从C中有少量的气泡冒出，此气泡的成分是H2．试分析产生该气体的原因随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生氢气．
（3）用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是便于控制铁与浓硫酸的反应和停止；
（4）反应一段时间后，他们对A中溶液的金属阳离子进行了探究
①提出假设：
假设1：溶液中只有Fe2+；
假设2：溶液中只有Fe3+；
假设3：溶液中存在Fe2+和Fe3+．
②已知假设3是正确的，选择合适的试剂，设计实验验证上述假设3，写出实验操作步骤、实验现象及结论．
限选试剂：稀HNO3、氯水、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液．
实验操作步骤实验现象结论
Ⅰ取样；加入KSCN溶液溶液变红；溶液中存在Fe3+；
Ⅱ取样．加入酸性KMnO4溶液颜色褪去．溶液中存在Fe2+．

分析 （1）SO2能使品红褪色，二氧化硫是酸性氧化物和碱反应生成盐和水；
（2）随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸后，铁会与稀硫酸反应生成氢气，氢气不与氢氧化钠溶液反应；
（3）用“可抽动的铁丝”代替“直接投人铁片”可以控制反应速率；
（4）依据反应过程和假设分析可知，生成铁离子或压他离子或二者全有，加KSCN溶液，溶液不变红色，排除Fe3+；加酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色，说明溶液中只有Fe2+．

解答 解：（1）SO2能使品红褪色，二氧化硫有毒，需要用氢氧化钠溶液吸收，二者反应生成亚硫酸钠和水，反应的离子方程式为：SO2+2OH-═SO32-+H2O，
故答案为：品红溶液由红色变为无色；2OH-+SO2=SO32-+H2O；
（2）A中开始可能发生的反应有：2Fe+6H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O、Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4，随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生氢气；
故答案为：H2；随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生氢气；
（3）将抽动的铁丝脱离液面，反应停止，将抽动的铁丝插入液面，反应开始，
故答案为：便于控制铁与浓硫酸的反应和停止；
（4）反应一段时间后，他们对A中溶液的金属阳离子进行了探究，铁不足量生成铁离子，铁过量可能生成铁离子或亚铁离子，溶液中只有Fe2+；溶液中只有Fe3+，溶液中存在Fe2+和Fe3+，
检验Fe2+时必须防止Fe3+的干扰，Fe3+与酸性高锰酸钾溶液不反应，而Fe2+具有较强的还原性，因此Fe2+能使酸性高锰酸钾溶液褪色，选择酸性高锰酸钾溶液．但必须还要证明溶液中不含Fe3+，选用KSCN溶液，取A中溶液少量分别加入Ⅰ、Ⅱ两只试管中，Ⅰ中滴加少量KSCN溶液，溶液变红色证明铁离子存在，Ⅱ中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色溶液中存在Fe2+，
故答案为：

实验操作步骤实验现象结论
Ⅰ取样；加入KSCN溶液，KSCN溶液变红溶液中存在Fe3+；
Ⅱ取样．加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液颜色褪去溶液中存在Fe2+

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，题目难度较大．

练习册系列答案
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