Question

4．为验证氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用如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K₁、K₃、K₄．
Ⅱ．打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热．
Ⅲ．当B中溶液变黄时，停止加热，关闭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K₃和活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后关闭K₃．
Ⅵ．更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子．
（1）过程I的目的是排出装置中的空气，防止干扰．
（2）检验B中溶液是否还有Fe²⁺的方法之一是：取少量B中溶液于试管中，滴加几滴含有+3价铁元素的配合物溶液，会产生蓝色沉淀．写出该反应的离子方程式3Fe²⁺+2（Fe（CN）₆）^3-=Fe₃（Fe（CN）₆）₂↓．
（3）若向第III步B中的黄色溶液中通入H₂S气体，会观察到有淡黄色沉淀生成，写出该反应的离子方程式2Fe³⁺+H₂S═2Fe²⁺+2H⁺+S↓．
（4）若将制取的SO₂通入硫酸酸化的高锰酸钾溶液可使溶液褪色，其反应的化学方程式为2KMnO₄+5SO₂+2H₂O=2MnSO₄+K₂SO₄+2H₂SO₄．
（5）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如表所示．他们的检测结果一定不能够证明氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是甲（填“甲”、“乙”或“丙”）．

	过程Ⅳ，B溶液中含有的离子	过程Ⅵ，B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）将B中的FeCl₂溶液换成100mLFeBr₂溶液并向其中通入1.12LCl₂（标准状况下），若溶液中有$\frac{1}{2}$的Br^-被氧化成单质Br₂，则原FeBr₂溶液中FeBr₂的物质的量浓度为0.5mol/L．

Answer 1

分析 （1）通入一段时间N₂，排出装置中的氧气；
（2）检验B中溶液是否还有Fe²⁺的方法，用二价铁与+3价铁元素的配合物溶液反应生成蓝色沉淀；
（3）第Ⅲ步B中发生三价铁离子与硫化氢反应，生成硫沉淀、二价铁、水；
（4）SO₂通入酸性高锰酸钾溶液中二者可以发生氧化还原反应；
（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；
（6）根据电子守恒进行计算．

解答 解：（1）打开K₁～K₄，关闭K₅、K₆，通入一段时间N₂，目的是排出装置中的氧气，
故答案为：排出装置中的空气，防止干扰；
（2）检验B中溶液是否还有Fe²⁺的方法，用二价铁与+3价铁元素的配合物溶液反应生成蓝色沉淀的离子方程式为：3Fe²⁺+2（Fe（CN）₆）^3-=Fe₃（Fe（CN）₆）₂↓，
故答案为：3Fe²⁺+2（Fe（CN）₆）^3-=Fe₃（Fe（CN）₆）₂↓；
（3）三价铁离子与硫化氢反应，生成硫沉淀、二价铁、水，离子方程式为：2Fe³⁺+H₂S═2Fe²⁺+2H⁺+S↓，
故答案为：2Fe³⁺+H₂S═2Fe²⁺+2H⁺+S↓；
（4）SO₂具有还原性，酸性高锰酸钾溶液具有强的氧化性，二者混合后可以发生氧化还原反应：2KMnO₄+5SO₂+2H₂O=2MnSO₄+K₂SO₄+2H₂SO₄，使高锰酸钾褪色，
故答案为：2KMnO₄+5SO₂+2H₂O=2MnSO₄+K₂SO₄+2H₂SO₄；
（5）检测结果只能证明氧化性Cl₂ ＞Fe³⁺，不能证明Fe³⁺＞SO₂，因为Cl₂也能氧化SO₂产生SO₄^2-，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，检测结果甲只能证明氧化性Cl₂ ＞Fe³⁺，不能证明Fe³⁺＞SO₂，因为Cl₂也能氧化SO₂产生SO₄^2-，检测结果一定不能够证明氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是甲，
故答案为：甲；
（6）设FeBr₂的物质的量浓度为c，由电子守恒可知，$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$×2×1=c×0.1L×（3-2）+c×0.1L×2×$\frac{1}{2}$×（1-0），解得c=0.5mol/L，
故答案为：0.5．

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．