Question

某校化學興趣小組在探究鐵與濃硫酸的反應時，將教材中銅與濃硫酸反應的實驗裝置（圖Ⅰ）改為圖Ⅱ所示的裝置．

請回答下列問題：
（1）寫出圖Ⅰ中虛框處發(fā)生反應的化學方程式

 

．
（2）圖Ⅱ?qū)嶒炑b置與圖Ⅰ相比較，其優(yōu)點是：①能更好地吸收有毒氣體SO₂，防止其污染環(huán)境；②

 

．
（3）下列對導管a的作用分析中正確的是

 

 （填字母）．
A．加熱反應過程中，可上下移動導管a，起攪拌作用
B．停止加熱，試管內(nèi)的壓強減小，從導管a進入的空氣可增大試管A內(nèi)的壓強，防止倒吸
C．停止反應，撤裝置之前往導管a中通入空氣，可排除裝置內(nèi)的SO₂氣體，防止其污染環(huán)境
（4）反應一段時間后，將試管A取下，然后將試管A中溶液倒入另一盛有適量水的試管D中．該小組同學為確定溶液中所存在的金屬離子，進行下列探究過程．
①提出假設：
假設Ⅰ：只含有Fe³⁺．假設Ⅱ：

 

．假設Ⅲ：

 

．
②實驗設計：
分別取少量試管D中溶液，選用提供的試劑，設計簡單的實驗檢驗溶液中所存在的金屬離子．請?zhí)顚懴卤砜瞻祝�可以不填滿，也可以增加）．
提供的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液．

步驟	所選試劑	現(xiàn)象及結(jié)論
1
2
3

Answer 1

分析：（1）圖Ⅰ中虛框處銅與濃硫酸在加熱條件下反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）對比圖Ⅱ?qū)嶒炑b置與圖Ⅰ裝置，得出圖Ⅱ?qū)嶒炑b置的優(yōu)點；
（3）銅與濃硫酸的反應，不需要使用玻璃棒攪拌，導管a可以平衡試管內(nèi)外大氣壓，防止倒吸現(xiàn)象；二氧化硫有毒，反應結(jié)束后可以通過a通入空氣，排出裝置中有毒的二氧化硫；
（4）①根據(jù)鐵為變價金屬，反應產(chǎn)物中可能存在鐵離子、亞鐵離子進行完善假設；
②分別根據(jù)檢驗亞鐵離子、鐵離子的常用方法進行設計檢驗方案．

解答：解：（1）銅在加熱條件下與濃硫酸反應，反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
（2）根據(jù)圖示裝置可知，圖Ⅱ?qū)嶒炑b置比圖Ⅰ能更好地吸收有毒氣體SO₂，防止其污染環(huán)境；圖Ⅰ不能控制反應的進行，而圖Ⅱ可以隨開隨停，便于控制反應的進行，避免了資源浪費，減少了污染物生成，
故答案為：能隨開隨停，便于控制反應的進行；
（3）A．加熱反應過程中，不需要攪拌，若可上下移動導管a，可能引起二氧化硫的逸出，故A錯誤；
B．反應結(jié)束后停止加熱時，試管內(nèi)的壓強會減小，從導管a進入的空氣可增大試管A內(nèi)的壓強，導管a起到了平衡氣壓的作用，從而能夠防止倒吸，故B正確；
C．二氧化硫為有毒氣體，撤裝置之前可以向?qū)Ч躠中通入空氣，從而排出裝置內(nèi)的有毒氣體SO₂，防止其污染環(huán)境，故C正確；
故答案為：BC；
（4）①鐵與濃硫酸在加熱條件下反應生成產(chǎn)物中可能為鐵離子或亞鐵離子，所以提出的假設有三種情況：假設Ⅰ：只含有Fe³⁺，假設Ⅱ：只含有Fe²⁺；假設Ⅲ：同時含有Fe²⁺和Fe³⁺，
故答案為：只含有Fe²⁺；同時含有Fe²⁺和Fe³⁺；
②檢驗溶液中是否含有鐵離子、亞鐵離子，可以使用硫氰化鉀溶液檢驗鐵離子，若溶液變紅，則含有Fe³⁺，若不變紅，則不含有Fe³⁺；
然后使用稀硫酸和高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，若KMnO₄溶液褪色，則含有Fe²⁺，若不褪色，則不含有Fe²⁺，
故答案為：

步驟	所選試劑	現(xiàn)象、結(jié)論
1	KSCN溶液	若溶液變紅，則含有Fe3+； 若不變紅，則不含有Fe3+
2	稀H2SO4、KMnO4溶液	若KMnO4溶液褪色，則含有Fe2+；若不褪色，則不含有Fe2+

點評：本題考查了濃硫酸的性質(zhì)、鐵離子、亞鐵離子的檢驗方法，題目難度中等，注意掌握濃硫酸與銅、鐵在加熱條件下的反應方程式，明確檢驗鐵離子、亞鐵離子的方法．