Question

6．某探究学习小组用如图所示装置进行SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱比较实验，实验过程如下：
Ⅰ．先向B中的FeCl₂溶液（约10mL）中通入Cl₂，当B中溶液变黄时，停止通气．
Ⅱ．打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验取出溶液中的离子．
Ⅲ．接着再向B中通入一定量的SO₂气体．
Ⅳ．更新试管D，重复过程Ⅱ，检验取出溶液中的离子．
（1）棉花中浸润的溶液为NaOH溶液，目的是防止污染环境．
（2）实验室制备氯气的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（3）过程Ⅲ中一定发生反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，过程Ⅳ中检验取出溶液中是否含有硫酸根的操作是取溶液少许于试管中，先加入足量稀盐酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，证明有SO₄^2-，反之无SO₄^2-．
（4）该小组对SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱比较期望达到的结论是SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-
（5）甲、乙、丙三同学分别完成了上述实验，下表是他们的检测结果，他们的检测结果一定能够证明SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱关系的是乙、丙．

	过程Ⅱ中检出离子	过程Ⅳ中检出离子
甲	有Fe3+无Fe2+	有SO42-
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+无Fe2+	有Fe2+

Answer 1

分析 Ⅰ．先向B中的FeCl₂溶液（约10ml）中通入Cl₂，当B的溶液变黄时，则氯气将二价铁氧化成三价铁时，停止通气；
Ⅱ．打开活塞b，使约2ml的溶液流入D试管中，用KSCN溶液来检验溶液中的三价铁离子；
Ⅲ．接着再向B中通入一定量的SO₂气体，还原三价铁，生成二价铁和硫酸根；
Ⅳ．更新试管D，重复过程Ⅱ，用先加入足量稀盐酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，来检验有SO₄^2-；据此分析解答；
（1）氯气和二氧化硫都是气体且有毒，实验过程中要防止氯气和二氧化硫逸出而污染空气；
（2）加热条件下，浓盐酸和二氧化锰发生氧化还原反应生成氯气、氯化锰和水；
（3）二氧化硫具有还原性，能和铁离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子、亚铁离子和氢离子；实验室用盐酸酸化的氯化钡溶液检验硫酸根离子；
（4）该题的理论依据是氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物；
（5）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．

解答 解：Ⅰ．先向B中的FeCl₂溶液（约10ml）中通入Cl₂，当B的溶液变黄时，则氯气将二价铁氧化成三价铁时，停止通气；
Ⅱ．打开活塞b，使约2ml的溶液流入D试管中，用KSCN溶液来检验溶液中的三价铁离子；
Ⅲ．接着再向B中通入一定量的SO₂气体，还原三价铁，生成二价铁和硫酸根；
Ⅳ．更新试管D，重复过程Ⅱ，用先加入足量稀盐酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，来检验有SO₄^2-；据此分析解答；
（1）氯气和二氧化硫都是气体且有毒，实验过程中要防止氯气和二氧化硫逸出而污染空气，二者都能和NaOH溶液反应产生无毒物质，所以可以用NaOH溶液吸收两种气体，故答案为：NaOH溶液；防止尾气污染环境；
（2）加热条件下，浓盐酸和二氧化锰发生氧化还原反应生成氯气、氯化锰和水，离子方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（3）二氧化硫具有还原性，能和铁离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子、亚铁离子和氢离子，离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；实验室用盐酸酸化的氯化钡溶液检验硫酸根离子，其检验方法为取溶液少许于试管中，先加入足量稀盐酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，证明有SO₄^2-，反之无SO₄^2-，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；取溶液少许于试管中，先加入足量稀盐酸酸化，再滴加少量BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，证明有SO₄^2-，反之无SO₄^2-；
（4）该题的理论依据是氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物，该小组对SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱比较期望达到的结论是SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-，故答案为：SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-；
（5）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，
所以一定能够证明SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱关系的是乙、丙，
故答案为：乙、丙．

点评 本题以氧化性、还原性比较为载体考查性质实验方案设计，为高频考点，明确实验原理及氧化性、还原性比较方法是解本题关键，侧重考查学生分析判断及总结归纳能力，知道常见的氧化剂和还原剂，题目难度不大．