Question

（11分）某兴趣小组在研究性学习中设计了如下实验来探究Fe和H₂SO₄反应的过程，装置如下图所示。

①在烧瓶中加入浓硫酸。

②将提拉式铁丝插入溶液中，观察到有少量气泡，后停止的现象。

③加热烧瓶至有大量气体 产生时停止加热，品红溶液颜色褪去，烧瓶中溶液变为棕黄色。

④一段时间后KMnO₄溶液颜色不再变浅，但NaOH 溶液中仍有气体放出，在导管口处可点燃此气体，烧瓶中液体变为浅绿色

根据以上实验回答：

由步骤②的现象可得出的结论是：                  

在步骤③中，品红溶液褪色的原因是                  

写出步骤④中，使溶液变为浅绿色的可能的原因是                   （用离子方程式表示）；

（4）KMnO₄溶液褪色的化学方程式                                          。

（5）设计实验证明反应后的溶液中只有Fe²⁺                   （答操作和现象）

（6）若在反应中铁丝质量减少a克，并收集到bL可燃性气体（标准状况下假设无体积损失），则在反应过程中产生的使品红溶液褪色的气体的质量是          （用含a、b数学表达式表示）

Answer

(1)铁与浓硫酸形成致密的氧化膜,发生钝化现象

(2)铁在加热条件下与浓硫酸反应生成二氧化硫,二氧化硫使品红溶液裉色

(3)过量的铁与硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁溶液,所以溶液变浅绿色

2Fe3+ + Fe = 3Fe2+

(4) KMnO4+5SO2 +2H2O =K2SO4+2MnSO4 +2H2SO4

(5)取少量的烧瓶中的液体于洁净的试管中,向其中加入KSCN溶液,无现象,再滴加少量的氯水,溶液呈红色,说明只有亚铁离子

（6）64( a/56-b/22.4)

【解析】

试题分析：(1)铁和浓硫酸在常温下发生反应，生成致密的氧化膜，造成反应停止。(2) 在加热条件下铁与浓硫酸反应生成二氧化硫气体，二氧化硫使品红溶液裉色。(3)一段时间后高锰酸钾溶液颜色不再变浅，说明不再产生二氧化硫气体，但氢氧化钠溶液中仍有气体且能点燃，说明过量的铁和变稀的硫酸反应生成了氢气，过量的铁与硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁溶液,所以溶液变浅绿色。2Fe3+ + Fe = 3Fe2+。(4)二氧化硫和高锰酸钾反应生成了硫酸锰、硫酸钾和硫酸，反应为：2KMnO4+5SO2 +2H2O =K2SO4+2MnSO4 +2H2SO4（5）证明溶液中没有铁离子和亚铁离子，所以取少量的烧瓶中的液体于洁净的试管中,向其中加入KSCN溶液,无现象,再滴加少量的氯水,溶液呈红色,说明只有亚铁离子。(6)铁最后变成的亚铁离子，所以a克铁转移电子数,2a/56，收集到的可燃性气体是氢气，b升氢气转移的电子数为2b/22.4，其余电子转移给硫生成二氧化硫，故二氧化硫得到的电子的物质的量为2a/56-2b/22.4，所以二氧化硫的气体的质量为64×（2a/56-2b/22.4）÷2=64( a/56-b/22.4)。

考点：浓硫酸的性质，铁离子和亚铁离子的检验，氧化还原反应的电子转移。