Question

13．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的溶液变黄时，停止通气
Ⅱ．打开活寒b，使约2ml的溶液流入D试管中，检验D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）仪器B的名称是分液漏斗，棉花中浸润的溶液为NaOH溶液的是吸收Cl₂、SO₂，防尾气污染环境
（2）实验室制备氯气的化学方程式为MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反应中消耗4molHCl，转移的电子数是2N_A
（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中检验取出溶液中足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
（4）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，其中一定能够证明SO、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱关系的是乙、丙：则SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱顺序是SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-

	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S042-
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）仪器B的名称是分液漏斗；Cl₂、SO₂有毒污染空气，应有尾气处理，装置中的棉花需要浸润强碱溶液吸收Cl₂、SO₂；
（2）实验室用二氧化锰与浓盐酸加热来制备氯气；反应中消耗4molHCl，会生成2mol氯气，转移了2mol电子；
（3）根据以上分析，过程Ⅲ中一定发生反应为二氧化硫还原三价铁，生成二价铁和硫酸根；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-；
（4）该题的理论依据是氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物，也强于还原剂的氧化性；
甲．B可能有存在溶解的氯气氧化SO₂；
乙．B中存在Fe³⁺、Fe²⁺，说明Cl₂氧化性强于Fe³⁺，且没有Cl₂剩余；故后有SO₄^2-能说明Fe³⁺氧化性强于SO₂；
丙．B中存在Fe³⁺，说明Cl₂氧化性强于Fe³⁺；后生成了Fe²⁺，只能是Fe³⁺被SO₂还原；
根据乙和丙的分析判断SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱顺序．

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-；
（1）仪器B的名称是分液漏斗；Cl₂、SO₂有毒污染空气，应有尾气处理，装置中的棉花需要浸润强碱溶液吸收Cl₂、SO₂，
故答案为：分液漏斗； NaOH溶液；吸收Cl₂、SO₂，防尾气污染环境；
（2）实验室用二氧化锰与浓盐酸加热来制备氯气，方程式为：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反应中消耗4molHCl会生成2mol氯气，转移了2mol电子，转移的电子数为2N_A，
故答案为：MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；2N_A；
（3）根据以上分析，过程Ⅲ中一定发生反应为二氧化硫还原三价铁，生成二价铁和硫酸根，方程式为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；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-；
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； 
（4）根据通入Cl₂，当B的溶液变黄，说明氯气将二价铁氧化成三价铁，则氧化性氯气大于三价铁离子，还原性Fe²⁺＞Cl^-；当通入一定量的SO₂气体时，有硫酸根生成，说明二氧化硫将二价铁还原成三价铁，则还原性SO₂＞Fe²⁺；故答案为：SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-；
（5）该题的理论依据是氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物，也强于还原剂的氧化性，
甲．B可能有存在溶解的氯气氧化SO₂，故甲错误；
乙．B中存在Fe³⁺、Fe²⁺，说明Cl₂氧化性强于Fe³⁺，且没有Cl₂剩余；故后有SO₄^2-能说明Fe³⁺氧化性强于SO₂，故乙正确；
丙．B中存在Fe³⁺，说明Cl₂氧化性强于Fe³⁺；后生成了Fe²⁺，只能是Fe³⁺被SO₂还原，故丙正确；
根据乙和丙的分析可知，SO₂、Fe²⁺和Cl^-还原性强弱顺序是：SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-，
故答案为：乙、丙；SO₂＞Fe²⁺＞Cl^-．

点评 本题考查了性质实验方案的设计与评价，题目难度中等，明确实验目的及实验原理为解答关键，注意掌握判断氧化性、还原性强弱的方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．