Question

工業(yè)上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸．某興趣小組的同學發(fā)現：將一定量的鐵釘與濃硫酸加熱時，觀察到鐵釘完全溶解，并產生大量氣體．實驗室現有下列試劑：0.01mol/L 酸性KMnO₄溶液、0.10mol/L KI溶液、新制氯水、淀粉溶液、蒸餾水．請你協(xié)助他們探究所得溶液和氣體的成分．
提出猜想
Ⅰ．所得溶液中的金屬離子可能含有Fe²⁺和Fe³⁺中的一種或兩種；
Ⅱ．所得氣體中肯定含有______氣體．
實驗探究

	實驗操作	預期現象	結　論
驗證猜想Ⅰ	步驟①：取少量0.01mol/L 酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液中	______	______
	步驟②：______	______	含有Fe3+
驗證猜想Ⅱ	將所得氣體通入如下裝置	______	含有兩種或以上氣體

問題討論
（1）有同學提出：若另外選用KSCN溶液，則僅利用KSCN和新制氯水兩種溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究，請對該觀點進行評價：______．
（2）有同學提出：試管中氣體可能是H₂和Q氣體，為此重新設計了實驗裝置如下圖（圖中夾持儀器省略）．

①認為含有Q的理由是______（用化學方程式表示）．
②為確認Q的存在，則M中盛放的試劑為______，并將裝置M添加于______（選填序號）．
a．A之前　　　b．A-B間　　　 c．B-C間　　　 d．C-D間
③裝置圖中D、E、F組合的作用是______．

Answer 1

解：【提出猜想】濃硫酸和鐵反應生成二氧化硫，所以所得氣體中肯定含有SO₂，故答案為：SO₂；
【實驗探究】
驗證猜想Ⅰ、酸性高錳酸鉀有強氧化性，二價鐵離子有還原性，所以酸性高錳酸鉀能和二價鐵離子發(fā)生氧化還原反應，如果步驟①溶液紫紅色褪去，說明含有二價鐵離子，否則沒有．
碘化鉀有還原性，三價鐵離子有氧化性，碘離子和三價鐵離子能發(fā)生氧化還原反應生成單質碘，碘遇淀粉變藍色，所以步驟②另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液，如果溶液變?yōu)樗{色，說明含有三價鐵離子，否則沒有，
故答案為：溶液紫紅色褪去；含有Fe²⁺；另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液；溶液變?yōu)樗{色；
猜想Ⅱ、二氧化硫有還原性，能和強氧化性的物質發(fā)生氧化還原反應，如能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，氫氣不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但氫氣不易溶于水，所以如果甲中KMnO₄溶液褪色，說明含有二氧化硫；乙中KMnO₄溶液顏色不變，說明二氧化硫完全被吸收，如果試管中收集氣體，只能是氫氣，
故答案為：甲中KMnO₄溶液褪色，乙中KMnO₄溶液顏色不變，試管中收集到氣體；
【問題討論】
（1）雙氧水具有氧化性，二價鐵離子有還原性，雙氧水和二價鐵離子能發(fā)生氧化還原反應生成三價鐵離子，KSCN只能檢驗三價鐵離子不能檢驗二價鐵離子，所以若溶液中含有Fe³⁺則無法檢驗溶液中是否含有Fe²⁺，所以該觀點不正確，
故答案為：不正確，若溶液中含有Fe³⁺則無法檢驗溶液中是否含有Fe²⁺；
（2）①在加熱時，鐵釘中不僅鐵和濃硫酸反應，碳也和濃硫酸反應生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應 方程式為
C+2H₂SO₄（濃硫酸）CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案為：C+2H₂SO₄（濃硫酸）CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O；
②Q為二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，選擇a或b受二氧化硫的影響無法判斷二氧化碳的存在，選d時二氧化碳被堿石灰吸收，故答案為：澄清的石灰水，C；
③根據氫氣的性質分析，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅而生成水，水能使白色的無水硫酸銅變藍．故答案為：確認是否有H₂．
分析：【提出猜想】濃硫酸和鐵反應生成二氧化硫，稀硫酸和鐵反應生成氫氣，據此進行猜想；
【實驗探究】
驗證猜想Ⅰ、根據二價鐵離子和三價鐵離子的性質選擇試劑，并根據反應物和生成物預測現象，由此得出結論；
驗證猜想Ⅱ、根據氫氣和二氧化硫的性質選擇試劑，并預測現象，由現象得出結論；
【問題討論】
（1）根據雙氧水和二價鐵離子、三價鐵離子的性質判斷正誤；
（2）①有同學提出：試管中氣體可能是H₂和Q氣體，為此重新設計了實驗裝置如下圖（圖中夾持儀器省略）；
②根據二氧化硫和二氧化碳的性質分析選擇位置；
③根據氫氣的性質分析，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅而生成水，水能使白色的無水硫酸銅變藍．
點評：本題考查了濃硫酸、二氧化硫的性質及亞鐵離子、鐵離子的檢驗等知識點，難度較大．