Question

为验证氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用如图所示装置进行实验（如图1）（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，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Ⅳ，检验B溶液中的离子．
（1）过程Ⅰ的目的是

 

．
（2）棉花中浸润的溶液为

 

．
（3）A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“甲”、“乙”或“丙”）．

	过程ⅣB中溶液含有的离子	过程ⅥB中溶液含有的离子
甲	有Fe2+，无Fe3+	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V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）+SO₃^2-（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

 

、

 

．
②请用化学平衡原理解释步骤3（如图2）中溶液由红棕色变为浅绿色的原因

 

．

Answer 1

考点：氧化性、还原性强弱的比较

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）通入一段时间N₂，排出装置中的氧气；
（2）氯气和二氧化硫都是有毒气体，可以用氢氧化钠来吸收；
（3）A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应，生成氯化锰、氯气、水；
（4）氢离子浓度越大，反应速率越快；
（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）增大反应物的浓度，化学平衡向着正反应方向进行，减小反应物浓度，化学平衡向着逆反应方向进行．

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）棉花中浸有NaOH溶液，吸收多余氯气、二氧化硫，防止污染空气，故答案为：NaOH溶液；
（3）A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应，生成氯化锰、氯气、水，该反应为MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+H₂O，故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+H₂O；
（4）因氢离子浓度越大，反应速率越快，则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，
故答案为：70%的硫酸中的氢离子浓度比98%的硫酸中的氢离子浓度大；
（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，故答案为：Na₂SO₃；FeCl₃；
②根据化学平衡：Fe²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨绿色），步骤③中，Fe³⁺消耗SO₃^2-，c（SO₃^2-）减小，平衡逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色，故答案为：Fe³⁺消耗SO₃^2-，c（SO₃^2-）减小，平衡Fe²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?FeSO₃（s）（墨绿色）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及氧化还原反应，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，题目难度较大．