Question

为验证氧化性Cl₂ > Fe³⁺ > SO₂，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验）。

实验过程：

Ⅰ．打开弹簧夹K₁~K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中， 继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄。

Ⅱ．打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，加热A。

Ⅲ．当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧K₂。

Ⅳ．打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，并检验其中的离子。

Ⅴ．打开K₃和活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧K₃。

Ⅵ．更新试管D，重复过程Ⅳ。

（1）过程Ⅰ的目的是                           。

（2）棉花中浸润的溶液为                        。

（3）A中发生反应的化学方程式为                                  。

（4）能说明氧化性Fe³⁺ > SO₂的离子方程式是                               。

（5）过程Ⅵ，检验B溶液中是否含有SO₄^2-的操作是                         。

（6）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果不能够证明氧化性Cl₂ > Fe³⁺ > SO₂的是      （填“甲”“乙”“丙”），请用必要的文字说明理由            。

	过程Ⅳ  B溶液中含有的离子	过程Ⅵ  B溶液中含有的离子
甲	有Fe^3+无Fe^2+	有 Fe^2+
乙	既有Fe^3+又有Fe^2+	有SO4^2-
丙	有Fe^3+无Fe^2+	有SO4^2-

（7）进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。

查阅资料： Fe²⁺(aq)+ SO₃^2- (aq)  FeSO₃(s)（墨绿色）提出假设：FeCl₃与 SO₂的反应经历了中间产物FeSO₃，溶液的红棕色是FeSO₃（墨绿色）与FeCl₃（黄色）的混合色。

某同学设计如下实验，证实该假设成立：

① 溶液E和F分别为    、      （写化学式）。

②请用化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因              。

Answer

（18分）（1）排除装置中的空气，防止干扰 （2分）   （2）NaOH溶液   （2分）

（3）MnO2 + 4HCl(浓)MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O  （2分）

（4）2Fe3+ + SO2 + 2H2O＝2Fe3+ + SO42-+4H+（2分）

（5）向D试管中加入适量盐酸，再加BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，说明溶液中含有SO42-    （合理答案均给分）（2分）

（6）丙 （2分） , 此检测结果只能证明氧化性Cl2 > Fe3+ ，不能证明Fe3+ > SO2，因为Cl2也能氧化SO2产生SO42-  （2分）

（7）① Na2SO3（或可溶性亚硫酸盐）、FeCl3   （2分，各1分）

② Fe3+ 消耗 SO32-，c(SO32-)减小，使平衡Fe2+ (aq)+ SO32- (aq)  FeSO3(s)逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色  （2分）

【解析】

试题分析：（1）由于装置中含有空气，而空气的存在，会对实验产生干扰，所以过程Ⅰ的目的是排除装置中的空气，防止干扰。

（2）氯气或SO2都是大气污染物，不能随意排放，因此棉花浸润的溶液应为NaOH溶液，用来吸收尾气。

（3）装置A是制备氯气的，则反应的化学方程式是MnO2 + 4HCl(浓)MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O。

（4）铁离子具有氧化性，能把SO2氧化生成硫酸，反应的离子方程式是2Fe3+ + SO2 + 2H2O＝2Fe3+ + SO42-+4H+。

（5）检验B溶液中是否含有SO42-的操作是向D试管中加入适量盐酸，再加BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，说明溶液中含有SO42-。

（6）过程ⅣB溶液中有Fe3+无Fe2+，说明氯气把亚铁离子氧化，因此氧化性氯气强于铁离子的。过程ⅥB溶液中含有亚铁离子，说明SO2能把铁离子还原生成亚铁离子，即说明氧化性是铁离子强于SO2，甲是正确的；同样分析乙也是正确的；而在丙中，检测结果只能证明氧化性Cl2 > Fe3+ ，不能证明Fe3+ > SO2，因为Cl2也能氧化SO2产生SO42-，所以丙是错误的。

（7）① 实验中溶液显墨绿色，说明平衡向正反应方向移动，所以加入的应该是Na2SO3（或可溶性亚硫酸盐）；而步骤2中溶液显红棕色，说明加入的应该是FeCl3 。

② 由于Fe3+ 消耗 SO32-，c(SO32-)减小，使平衡Fe2+ (aq)+ SO32- (aq)FeSO3(s)逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色。

考点：考查氧化还原反应的判断，基本实验操作、氯气的制备，氯气、氯化铁和SO2性质的探究以及外界条件对平衡状态的影响