Question

实验室为探究铁与浓硫酸的反应，并验证SO₂的性质，设计如图所示装置进行实验。

请回答下列问题：

(1)实验时将导管a插入试管中，可使装置B中的溶液不发生倒吸。其原因是______。

(2)装置B中酸性KMnO₄溶液逐渐褪色，则装置B中发生反应的离子方程式是_____；装置C中出现的现象是________。

(3)装置D的作用是__________；实验结束时需从导管a通入大量空气，其目的是_______。

(4)若装置A反应后的溶液中金属阳离子只含有Fe^3＋，则装置A中发生反应的化学方程式是_____。

Answer

A装置试管中气体压强减小时，空气从导管a进入A装置，a导管起平衡气压的作用 5SO2＋2MnO4－＋2H2O＝5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋ 溶液变浑浊(或出现淡黄色沉淀) 验证SO2的漂白性和生成物的不稳定性 将装置中的SO2气体全部排除，完全被E装置吸收，以防止污染环境 2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O

【解析】

浓硫酸具有强氧化性，加热条件下与Fe反应生成若二氧化硫，则生成的二氧化硫通入酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，高锰酸钾溶液褪色，再经过硫化氢溶液中，发生氧化还原反应，生成硫沉淀，再经过D中的品红溶液，品红溶液褪色，再用酒精灯加热，若品红溶液又恢复为红色，则说明装置A中生成的气体中含有二氧化硫，二氧化硫属于大气污染物，不能排放到空气中，需要用氢氧化钠吸收，据此分析解答。

(1)B中的溶液发生倒吸，是因为装置中气体压强减小，实验时A中导管a插入浓硫酸中，A装置试管中气体压强减小时，空气从导管a进入A装置，a导管起平衡气压的作用；

(2)SO2通入酸性KMnO4溶液反应生成锰离子和硫酸，反应的离子方程式为：5SO2＋2MnO4－＋2H2O＝5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋；二氧化硫通入硫化氢溶液中，SO2中硫元素化合价降低，得电子，体现氧化性，H2S体现还原性，则装置C中发生反应的化学方程式是： SO2+2H2S=3S↓+2H2O，C中溶液变浑浊(或出现淡黄色沉淀)；

(3)SO2能使品红的红色溶液变为无色是体现了二氧化硫的漂白性，用酒精灯加热，褪色的品红恢复红色；所以D装置能验证二氧化硫的漂白性和生成物的不稳定性，二氧化硫有毒，实验结束时需从a导管通入大量空气，使装置中残留的二氧化硫气体完全被E装置中NaOH溶液吸收，以防止污染环境；

(4)若装置A反应后的溶液中金属阳离子只含有Fe3+，则在加热条件下，铁与浓硫酸反应生成硫酸铁、水和二氧化硫气体，反应的化学方程式为：2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。