Question

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(xù)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，加熱A。
Ⅲ．當B中溶液變黃時，停止加熱，夾緊K₂。
Ⅳ．打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，并檢驗其中的離子。
Ⅴ．打開K₃和活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊K₃。
Ⅵ．更新試管D，重復過程Ⅳ。
（1）過程Ⅰ的目的是                           。
（2）棉花中浸潤的溶液為                        。
（3）A中發(fā)生反應的化學方程式為                                  。
（4）能說明氧化性Fe³⁺ > SO₂的離子方程式是                               。
（5）過程Ⅵ，檢驗B溶液中是否含有SO₄^2-的操作是                         。
（6）甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，他們的檢測結果不能夠證明氧化性Cl₂ > Fe³⁺ > SO₂的是      （填“甲”“乙”“丙”），請用必要的文字說明理由            。

	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 Fe2+
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+無Fe2+	有SO42-

（7）進行實驗過程Ⅴ時，B中溶液顏色由黃色逐漸變?yōu)榧t棕色，停止通氣，放置一段時間后溶液顏色變?yōu)闇\綠色。
查閱資料： Fe²⁺(aq)+ SO₃^2- (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    、      （寫化學式）。
②請用化學平衡原理解釋步驟3中紅棕色溶液顏色變?yōu)闇\綠色的原因              。

Answer 1

（18分）（1）排除裝置中的空氣，防止干擾 （2分）   （2）NaOH溶液   （2分）
（3）MnO₂ + 4HCl(濃)MnCl₂ + Cl₂↑+ 2H₂O  （2分）
（4）2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O＝2Fe³⁺ + SO₄^2-+4H⁺（2分）
（5）向D試管中加入適量鹽酸，再加BaCl₂溶液，若有白色沉淀產生，說明溶液中含有SO₄^2-    （合理答案均給分）（2分）
（6）丙 （2分） , 此檢測結果只能證明氧化性Cl₂ > Fe³⁺ ，不能證明Fe³⁺ > SO₂，因為Cl₂也能氧化SO₂產生SO₄^2-  （2分）
（7）① Na₂SO₃（或可溶性亞硫酸鹽）、FeCl₃   （2分，各1分）
② Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，c(SO₃^2-)減小，使平衡Fe²⁺ (aq)+ SO₃^2- (aq)  FeSO₃(s)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色  （2分）

解析試題分析：（1）由于裝置中含有空氣，而空氣的存在，會對實驗產生干擾，所以過程Ⅰ的目的是排除裝置中的空氣，防止干擾。
（2）氯氣或SO₂都是大氣污染物，不能隨意排放，因此棉花浸潤的溶液應為NaOH溶液，用來吸收尾氣。
（3）裝置A是制備氯氣的，則反應的化學方程式是MnO₂ + 4HCl(濃)MnCl₂ + Cl₂↑+ 2H₂O。
（4）鐵離子具有氧化性，能把SO₂氧化生成硫酸，反應的離子方程式是2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O＝2Fe³⁺ + SO₄^2-+4H⁺。
（5）檢驗B溶液中是否含有SO₄^2-的操作是向D試管中加入適量鹽酸，再加BaCl₂溶液，若有白色沉淀產生，說明溶液中含有SO₄^2-。
（6）過程ⅣB溶液中有Fe³⁺無Fe²⁺，說明氯氣把亞鐵離子氧化，因此氧化性氯氣強于鐵離子的。過程ⅥB溶液中含有亞鐵離子，說明SO₂能把鐵離子還原生成亞鐵離子，即說明氧化性是鐵離子強于SO₂，甲是正確的；同樣分析乙也是正確的；而在丙中，檢測結果只能證明氧化性Cl₂ > Fe³⁺ ，不能證明Fe³⁺ > SO₂，因為Cl₂也能氧化SO₂產生SO₄^2-，所以丙是錯誤的。
（7）① 實驗中溶液顯墨綠色，說明平衡向正反應方向移動，所以加入的應該是Na₂SO₃（或可溶性亞硫酸鹽）；而步驟2中溶液顯紅棕色，說明加入的應該是FeCl₃ 。
② 由于Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，c(SO₃^2-)減小，使平衡Fe²⁺ (aq)+ SO₃^2- (aq)FeSO₃(s)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變?yōu)闇\綠色。
考點：考查氧化還原反應的判斷，基本實驗操作、氯氣的制備，氯氣、氯化鐵和SO₂性質的探究以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響
點評：該題是高考中的常見題型，難度大，綜合性強，對學生的要求高。試題在注重對基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹的實驗設計能力以及評價能力。該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規(guī)范性和準確性及靈活運用知識解決實際問題的能力。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論。