Question

浓硫酸是一种强氧化性酸，在一定条件下能将多种金属、非金属单质氧化．请回答下列问题：
（1）写出浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式：

 

．
（2）试用如图1中所列各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物，这种装置的连接顺序是（填编号）

 

→

 

→

 

→

 

．


（3）实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，B瓶中反应的离子方程式是

 

； 
    C瓶溶液的作用是

 

．
（4）装置②中所加固体药品是

 

，
（5）装置③中所盛溶液是

 

．
（6）铁在冷的浓硫酸中能发生钝化．某兴趣小组的同学发现将铁与一定量的浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解得到溶液A，并产生大量气体B．
【提出猜想】
Ⅰ．所得溶液中的金属离子可能含有Fe²⁺和Fe³⁺中的一种或两种．
Ⅱ．所得气体B点可能组成是

 

．
【实验探究】实验室提供下列试剂和如图2的装置：

0.01mol/L酸性KMnO₄溶液、0.1mol/L KSCN溶液、3%H₂O₂ 溶液、淀粉溶液、蒸馏水．在配置0.01mol/L酸性KMnO₄溶液过程中，需要用到的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶和

 

（填仪器名称）．请你完成以下探究实验．

	实验操作	预期现象	结论
验证猜想Ⅰ			含有Fe2+和Fe3+
验证猜想Ⅱ	将所得气体通入如图2所示装置		含有两种气体

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,浓硫酸的性质实验

专题：实验设计题

分析：（1）加热条件下，浓硫酸和碳反应生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（2）根据气体的制取→检验水蒸气→检验二氧化硫→吸收二氧化硫→检验二氧化硫→检验二氧化碳的实验顺序排列；
（3）二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成硫酸根离子，高锰酸根离子被还原生成锰离子；品红溶液能检验二氧化硫；
（4）无水硫酸铜检验水蒸气；
（5）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
（6）【提出猜想】铁和浓硫酸反应生成二氧化硫或氢气或二者都有；
【实验探究】根据仪器作用选取仪器；
验证猜想I．亚铁离子能使酸性高锰酸钾溶液褪色，铁离子能使KSCN溶液变红色；
验证猜想II．二氧化硫能使酸性高锰酸钾溶液褪色，氢气不溶于水，利用排水法能收集到氢气．

解答： 解：（1）加热条件下，浓硫酸和碳反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应方程式为C+2H₂SO₄ （浓）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+2H₂SO₄ （浓）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（2）根据气体的制取→检验水蒸气→检验二氧化硫→吸收二氧化硫→检验二氧化硫→检验二氧化碳的实验顺序排列，所以其排列顺序是④→②→①→③，
故答案为：④；②；①；③；
（3）实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，说明通过C瓶的气体不含二氧化硫，二氧化硫和高锰酸根离子反应方程式为2H₂O+2MnO₄^-+5SO₂=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，C瓶是检验二氧化硫是否除尽，防止干扰二氧化碳的检验，
故答案为：2H₂O+2MnO₄^-+5SO₂=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺； 检验二氧化硫是否除尽；
（4）装置②是检验水蒸气，无水硫酸铜检验水蒸气，所以该装置中固体是无水硫酸铜，故答案为：无水硫酸铜；
（5）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以该装置中药品是澄清石灰水，故答案为：澄清石灰水；
（6）【提出猜想】浓硫酸和铁反应生成二氧化硫，稀硫酸和铁反应生成氢气，所以所得气体中可能含有SO₂、H₂，故答案为：SO₂、H₂中的一种或两种；
【实验探究】用托盘天平称量高锰酸钾、用胶头滴管定容，所以还需要托盘天平和胶头滴管；
验证猜想I．亚铁离子能使酸性高锰酸钾溶液褪色，铁离子能使KSCN溶液变红色，其检验方法为：取少量液体倒入试管中，向试管中滴加KSCN溶液后，溶液变为血红色，说明含有铁离子，向溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液褪色，说明含有亚铁离子，如果两种现象都有，则说明含有铁离子和亚铁离子；
验证猜想II．二氧化硫有还原性，能和强氧化性的物质发生氧化还原反应，如能使酸性高锰酸钾溶液褪色，氢气不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但氢气不易溶于水，所以如果甲中KMnO₄溶液褪色，说明含有二氧化硫；乙中KMnO₄溶液颜色不变，说明二氧化硫完全被吸收，如果试管中收集气体，只能是氢气，
故答案为：托盘天平、胶头滴管；

	实验操作	预期现象	结论
验证猜想Ⅰ	①取少量0.01mol/L 酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液 ②取少量KSCN溶液滴入所得溶液	①酸性高锰酸钾溶液褪色，说明含有亚铁离子； ②溶液变为血红色	含有Fe2+和Fe3+
验证猜想Ⅱ	将所得气体通入如图2所示装置	甲中KMnO4溶液褪色，乙中KMnO4溶液颜色不变，试管中收集到气体	含有两种气体

．

点评：本题考查了性质实验方案设计，明确物质的性质是解本题关键，根据物质的性质确定可能发生的反应及反应现象，知道亚铁离子及铁离子的检验方法，难点是实验装置排序，根据实验目的及物质性质进行排序即可，题目难度中等．