Question

【題目】為驗證氧化性Cl2 > Fe3＋ > SO2，某小組用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）。

實驗過程：

I. 打開彈簧夾K1~K4，通入一段時間N2，再將T型導管插入B中，繼續通入N2，然后關閉K1、K3、K4。

Ⅱ. 打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱。

Ⅲ. 當B中溶液變黃時，停止加熱，夾緊彈簧夾K2。

Ⅳ. 打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，檢驗其中的離子。

Ⅴ. 打開彈簧夾K3、活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊彈簧夾K3。

Ⅵ. 更新試管D，重復過程Ⅳ，檢驗B溶液中的離子。

（1）過程Ⅰ的目的是____________________。

（2）棉花中浸潤的溶液為__________________。

（3）A中發生反應的化學方程式為_______________。

（4）用70%的硫酸制取SO2，反應速率比用98%的硫酸快，原因是______________。

（5）甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，結論如下表所示。他們的檢測結果一定能夠證明氧化性Cl2 > Fe3＋ > SO2的是_______（填“甲”“乙”“丙”）。

	過程Ⅳ B溶液中含有的離子	過程Ⅵ B溶液中含有的離子
甲	有Fe3＋無Fe2＋	有SO42－
乙	既有Fe3＋又有Fe2＋	有SO42－
丙	有Fe3＋無Fe2＋	有Fe2＋

（6）進行實驗過程Ⅴ時，B中溶液顏色由黃色逐漸變為紅棕色，停止通氣，放置一段時間后溶液顏色變為淺綠色。

查閱資料：Fe2＋（aq）＋ SO32－（aq）FeSO3（s）（墨綠色）

提出假設：FeCl3與 SO2的反應經歷了中間產物FeSO3，溶液的紅棕色是FeSO3（墨綠色）與FeCl3（黃色）的混合色。

某同學設計如下實驗，證實該假設成立：

①溶液E和F分別為____________、__________。

②請用化學平衡原理解釋步驟3中溶液由紅棕色變為淺綠色的原因____________。

Answer 1

【答案】排除裝置中的空氣，防止干擾 NaOH溶液 MnO2＋ 4HCl（濃）MnCl2＋ Cl2↑＋ 2H2O 70%的硫酸中c（H＋）比98%的硫酸大，因此反應速率更快 乙、丙 Na2SO3（或可溶性亞硫酸鹽） FeCl3 Fe3＋ 消耗 SO32－，c（SO32－）減小，使平衡Fe2＋（aq）＋ SO32－ （aq）FeSO3（s）逆向移動，溶液顏色由紅棕色變為淺綠色

【解析】

（1）由于裝置中含有空氣，空氣中的O2會干擾實驗，過程Ⅰ中通入一段時間N2，目的是排除裝置中的空氣，防止干擾。

（2）為了防止多余的Cl2、SO2污染環境，所以棉花中浸潤的溶液是NaOH溶液，吸收未反應的Cl2、SO2。

（3）A中二氧化錳與濃鹽酸的反應生成MnCl2、氯氣、水，該反應的化學方程式為MnO2＋ 4HCl（濃）MnCl2＋ Cl2↑＋ 2H2O。

（4）因氫離子濃度越大，反應速率越快，98%的硫酸中水太少，70%的硫酸中的氫離子濃度比98%的硫酸中的氫離子濃度大，所以反應速率快。

（5）甲、過程Ⅳ的B溶液中含有的離子有Fe3＋無Fe2＋，氯氣可能過量，過程Ⅵ的B溶液中含有的SO42，可能是氯氣氧化SO2生成的，不能證明Fe3+的氧化性大于SO2；不能證明結論；

乙、過程Ⅳ的B溶液中含有的離子既有Fe3＋又有Fe2＋，說明氯氣不足，氯氣氧化性大于鐵離子，過程Ⅵ的B溶液中含有的SO42，說明二氧化硫與鐵離子發生了反應：2Fe3++SO2+2H2O =2Fe2++SO42-+4H+，則Fe3+氧化性大于二氧化硫；能證明結論；

丙、過程Ⅳ的B溶液中有Fe3+、無Fe2+，則氯氣的氧化性大于鐵離子，過程Ⅵ的B溶液中含有Fe2+，說明SO2將Fe3+還原成Fe2+，則氧化性鐵離子大于二氧化硫；能證明結論；

故乙、丙一定能夠證明氧化性Cl2 > Fe3＋ > SO2。

（6）①FeCl2溶液加入溶液E后，溶液變為墨綠色，說明生成了FeSO3，說明E為Na2SO3（或可溶性亞硫酸鹽）；加入溶液F后溶液變為紅棕色，放置一段 時間后變為淺綠色，說明F為FeCl3溶液。

②溶液的紅棕色是FeSO3（墨綠色）與FeCl3（黃色）的混合色，Fe3＋ 消耗 SO32－，c（SO32－）減小，使平衡Fe2＋（aq）＋ SO32－ （aq）FeSO3（s）逆向移動，溶液顏色由紅棕色變為淺綠色。