Question

为验证氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用如图1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，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）A中发生反应的化学方程式为

 

．
（2）用70%的硫酸制取SO₂，反应速率比用98%的硫酸快，原因是

 

．
（3）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是

 

（填“甲”“乙”“丙”）．

	过程ⅣB溶液中含有的离子	过程ⅥB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+

（4）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．某同学设计如图2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中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验题

分析：（1）A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应，生成氯化锰、氯气、水；
（2）氢离子浓度越大，反应速率越快；
（3）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；
（4）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）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；
（2）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；
（3）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；
（4）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．