Question

某興趣小組在研究性學(xué)習(xí)中設(shè)計了如下實驗探究Fe和H₂SO₄反應(yīng)的過程，裝置如圖所示．

①在燒瓶中加入濃硫酸．
②將提拉式鐵絲插入溶液中，觀察到有少量氣泡，后停止的現(xiàn)象．
③加熱燒瓶至有大量氣體 產(chǎn)生時停止加熱，品紅溶液顏色褪去，燒瓶中溶液變?yōu)樽攸S色．
④一段時間后KMnO₄溶液顏色不再變淺，但NaOH 溶液中仍有氣體放出，在導(dǎo)管口處可點燃此氣體，燒瓶中液體變?yōu)闇\綠色
根據(jù)以上實驗回答：
（1）由步驟②的現(xiàn)象可得出的結(jié)論是：

 

（2）在步驟③中，品紅溶液褪色的原因是

 

（3）寫出步驟④中，使溶液變?yōu)闇\綠色的可能的原因是（用離子方程式表示）

 

；
（4）KMnO₄溶液褪色的化學(xué)方程式

 

．
（5）設(shè)計實驗證明反應(yīng)后的溶液中只有Fe²⁺（答操作和現(xiàn)象）

 

（6）若在反應(yīng)中鐵絲質(zhì)量減少a克，并收集到bL可燃性氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下假設(shè)無體積損失），則在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的使品紅溶液褪色的氣體的質(zhì)量是

 

（用含a、b數(shù)學(xué)表達式表示）

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：

分析：（1）在常溫下鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化；
（2）根據(jù)二氧化硫具有漂白性的知識來回答；
（3）金屬鐵可以和稀硫酸反應(yīng)還可以和三價鐵反應(yīng)；
（4）二氧化硫與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成錳離子和硫酸根；
（5）溶液中加硫氰化鉀溶液，不變紅色，說明沒有三價鐵離子，再加氯氣變紅色說明含有亞鐵離子；
（6）收集到bL可燃性氣體為氫氣，則可以求出生成氫氣消耗的Fe，再結(jié)合得失電子守恒計算．

解答： 解：（1）常溫下將Fe絲插入硫酸中會有氣泡產(chǎn)生，說明發(fā)生了反應(yīng)，但一會兒后即停止，說明Fe在硫酸中發(fā)生了鈍化，阻止了反應(yīng)的進一步進行，
故答案為：在常溫下鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化；
（2）Fe與濃H₂SO₄反應(yīng)可能是濃H₂SO₄強氧化性或是發(fā)生置換反應(yīng)生成H₂，則實驗現(xiàn)象品紅溶液褪色說明產(chǎn)生的是SO₂氣體，
故答案為：生成的二氧化硫具有漂白性；
（3）溶液變?yōu)闇\綠色說明產(chǎn)生了Fe²⁺，一種可能是Fe與H₂SO₄反應(yīng)生成FeSO₄，也存在Fe³⁺離子轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，故答案為：Fe+2 H⁺=Fe²⁺+H₂，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）二氧化硫與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成錳離子和硫酸根，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄；
故答案為：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄；
（5）取適量反應(yīng)后的溶液放入試管中，加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，再加入少量氯水，溶液變紅則證明溶液中含有Fe²⁺但不含F(xiàn)e³⁺；
故答案為：取適量反應(yīng)后的溶液放入試管中，加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，再加入少量氯水，溶液變紅則證明溶液中含有Fe²⁺但不含F(xiàn)e³⁺；
（6）收集到bL可燃性氣體氫氣，根據(jù)化學(xué)方程式Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂可以知道消耗金屬鐵的物質(zhì)的量為

b

22.4

mol，
則和三價鐵反應(yīng)消耗金屬鐵的物質(zhì)的量為（

a

56

-

b

22.4

）mol，
由電子守恒可知該物質(zhì)的量和生成二氧化硫的量相等，所以生成二氧化硫的質(zhì)量為64（

a

56

-

b

22.4

）g，
故答案為：64（

a

56

-

b

22.4

）．

點評：本題考查了實驗探究Fe和H₂SO₄反應(yīng)的過程，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗操作和處理實驗數(shù)據(jù)能力，明確反應(yīng)原理和有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵．