Question

为验证氧化性Cl₂ > Fe^3＋ > 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，给A加热。

Ⅲ. 当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂。

Ⅳ. 打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。

Ⅴ. 打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃。

Ⅵ. 更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。

（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）用70%的硫酸制取SO₂，反应速率比用98%的硫酸快，原因是______________。

（5）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl₂ > Fe^3＋ > SO₂的是_______（填“甲”“乙”“丙”）。

	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SO4^2^－
乙	既有Fe^3^＋又有Fe^2^＋	有SO4^2^－
丙	有Fe^3^＋无Fe^2^＋	有Fe^2^＋

（6）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：Fe^2＋（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____________、__________。

②请用化学平衡原理解释步骤3中溶液由红棕色变为浅绿色的原因____________。

Answer

排除装置中的空气，防止干扰 NaOH溶液 MnO2＋ 4HCl（浓）MnCl2＋ Cl2↑＋ 2H2O 70%的硫酸中c（H＋）比98%的硫酸大，因此反应速率更快 乙、丙 Na2SO3（或可溶性亚硫酸盐） FeCl3 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

【解析】

（1）由于装置中含有空气，空气中的O2会干扰实验，过程Ⅰ中通入一段时间N2，目的是排除装置中的空气，防止干扰。

（2）为了防止多余的Cl2、SO2污染环境，所以棉花中浸润的溶液是NaOH溶液，吸收未反应的Cl2、SO2。

（3）A中二氧化锰与浓盐酸的反应生成MnCl2、氯气、水，该反应的化学方程式为MnO2＋ 4HCl（浓）MnCl2＋ Cl2↑＋ 2H2O。

（4）因氢离子浓度越大，反应速率越快，98%的硫酸中水太少，70%的硫酸中的氢离子浓度比98%的硫酸中的氢离子浓度大，所以反应速率快。

（5）甲、过程Ⅳ的B溶液中含有的离子有Fe3＋无Fe2＋，氯气可能过量，过程Ⅵ的B溶液中含有的SO42‾，可能是氯气氧化SO2生成的，不能证明Fe3+的氧化性大于SO2；不能证明结论；

乙、过程Ⅳ的B溶液中含有的离子既有Fe3＋又有Fe2＋，说明氯气不足，氯气氧化性大于铁离子，过程Ⅵ的B溶液中含有的SO42‾，说明二氧化硫与铁离子发生了反应：2Fe3++SO2+2H2O =2Fe2++SO42-+4H+，则Fe3+氧化性大于二氧化硫；能证明结论；

丙、过程Ⅳ的B溶液中有Fe3+、无Fe2+，则氯气的氧化性大于铁离子，过程Ⅵ的B溶液中含有Fe2+，说明SO2将Fe3+还原成Fe2+，则氧化性铁离子大于二氧化硫；能证明结论；

故乙、丙一定能够证明氧化性Cl2 > Fe3＋ > SO2。

（6）①FeCl2溶液加入溶液E后，溶液变为墨绿色，说明生成了FeSO3，说明E为Na2SO3（或可溶性亚硫酸盐）；加入溶液F后溶液变为红棕色，放置一段 时间后变为浅绿色，说明F为FeCl3溶液。

②溶液的红棕色是FeSO3（墨绿色）与FeCl3（黄色）的混合色，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。