Question

某課外活動小組的同學在實驗室做Fe與濃H₂SO₄反應的實驗中，甲同學認為產生的氣體除SO₂外，還可能產生H₂，為驗證甲同學的判斷是否正確，乙同學選用如圖裝置（加熱設備及夾持固定裝置均略去）．并按如下順序進行實驗：A→B₁→B₂→B₃→C₁→C₂→D．

裝置中可供選擇的試劑有：稀H₂SO₄、濃H₂SO₄、KMnO₄溶液、品紅溶液、無水CuSO₄、堿石灰、Fe粉、CuO．
（1）以下兩個裝置中需要盛放的試劑：B₃

 

，C₂

 

．如果不用裝置D可不可以，

 

，原因是

 

．
（2）需用酒精燈加熱的裝置字母代號是

 

（若涉及B、C，應填寫更詳細的字母代號）．
（3）可證明產生的氣體中含有氫氣的實驗現象是

 

（4）A中溶液在反應后期變為淺綠色，原因可能是

 

（用離子方程式表示）．
（5）設計實驗證明反應后溶液中含有淺綠色的離子

 

．

Answer 1

分析：（1）要用濃硫酸干燥氫氣，防止前面的水蒸氣干擾氫氣的檢驗；用無水硫酸銅檢驗氫氣與CuO的反應產物，即驗證氫氣的存在；D的作用是防止空氣中的水蒸氣干擾實驗；
（2）Fe與濃硫酸反應需要加熱，CuO與氫氣反應條件是加熱；
（3）有氫氣存在，則CuO與氫氣生成Cu和水；
（4）A中溶液在反應后期濃硫酸變成稀硫酸，與Fe反應生成二價鐵離子；
（5）Fe²⁺具有還原性可以用高錳酸鉀溶液檢驗．

解答：解：（1）要用濃硫酸干燥氫氣，防止前面的水蒸氣干擾氫氣的檢驗；無水硫酸銅遇到水會變藍色，氫氣與CuO的反應產物為水，無水硫酸銅變藍證明氫氣的存在；D的作用是防止空氣中的水蒸氣進入裝置干擾實驗，所以不可以去掉D裝置；
故答案為：濃H₂SO₄；無水CuSO₄；不可以；因為無法防止空氣中的水蒸氣進入裝置以至干擾實驗；
（2）Fe與濃硫酸常溫下鈍化，所以反應需要加熱，CuO與氫氣反應條件是加熱，所以需要加熱的裝置是A、C₁；故答案為：A、C₁；
（3）有氫氣存在，則CuO與氫氣生成Cu和水，所以黑色的氧化銅會變為紅色，生成的水會使無水硫酸銅變藍色；
故答案為：黑色的CuO粉末變成了紅色，白色的CuSO₄粉末變成了藍色；
（4）A中溶液在反應后期濃硫酸變成稀硫酸，與Fe反應生成二價鐵離子和氫氣，二價鐵離子在溶液中為淺綠色，Fe與溶液中中的三價鐵反應也生成二價鐵離子，其溶液中的反應方程式為Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
故答案為：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（5）Fe²⁺具有還原性可以用高錳酸鉀溶液檢驗，其操作方法為：取少許所得溶液，加入高錳酸鉀溶液，若紫紅色褪去，說明原溶液中含有Fe²⁺；
故答案為：取少許所得溶液，加入高錳酸鉀溶液，若紫紅色褪去，說明原溶液中含有Fe²⁺．

點評：本題考查了濃硫酸與Fe反應產物的檢驗，涉及了Fe及其離子的性質，氫氣的性質、離子方程式的書寫等，題目難度中等．