Question

為探究鐵與濃硫酸在加熱條件下的反應，某活動小組設計并完成以下實驗：

（1）實驗目的：分析鐵與濃硫酸在加熱條件下的反應．
①洗氣瓶中濃硫酸的作用是______．
②寫出加熱條件下鐵與濃硫酸反應生成SO₂的化學方程式______．
活動小組預測隨著反應的進行，硫酸的濃度降低，可能還會有氫氣產(chǎn)生，為進一步確認氣體的成分還需要進行進一步的實驗．
（2）實驗目的：檢驗氣體的成分．
試劑：氫氧化鈉溶液、濃硫酸、氧化銅粉末、無水硫酸銅固體、品紅溶液、高錳酸鉀酸性溶液、堿石灰．
儀器如下圖（可重復使用，可根據(jù)需要取用）；
①連接儀器．將裝置的字母填入□內，并將試劑名稱填寫在相應的括號內（可不填滿）
②若混合氣體中含有氫氣，實驗過程中能觀察到的現(xiàn)象是______．
（3）實驗目的：確定產(chǎn)物的含量．
①若混合氣體中含有SO₂和H₂，為測定混合氣體中各成分含量，需收集的數(shù)據(jù)有______．
②若反應后燒瓶中溶液含有的金屬陽離子有Fe²⁺、Fe³⁺，其中檢驗是否含有Fe³⁺可采用的試劑為______；如果該過程中共消耗了11.2g鐵，反應后的溶液能吸收標準狀況下1.12L氯氣，則原溶液中含有Fe³⁺的物質的量為______mol．

Answer 1

解：（1）①濃硫酸具有吸水性，可用作干燥劑，故答案為：干燥；
②鐵在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鐵和二氧化硫氣體，反應的化學方程式為2Fe+6H₂SO₄（濃）Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（2）①濃硫酸與鐵在加熱條件下反應生成二氧化硫氣體，稀硫酸與鐵反應生成氫氣，檢驗二氧化硫氣體可用品紅溶液，用A裝置，然后在A裝置中用高錳酸鉀溶液（或NaOH溶液）除去二氧化硫氣體，再在A中用高錳酸鉀酸性溶液（或品紅）檢驗二氧化硫是否除盡，在A或C裝置中干燥（用濃硫酸（或堿石灰））后通入D中（氧化銅粉末）吸收氫氣，然后在E中用無水硫酸銅固體檢驗是否有水生成，為防止空氣中的水進入E中影響實驗結果，應最后連接A或C，
故答案為：A-A-A（或C）-D-E-A（或C）或A-A-A-A（或C）-D-E-A（或C）；
品紅溶液--高錳酸鉀酸性溶液-濃硫酸（或石灰）-氧化銅粉末-無水硫酸銅固體-濃硫酸堿石灰，
或：品紅溶液-高錳酸鉀酸性溶液-高錳酸鉀酸性溶液（或品紅）-濃硫酸（或堿石灰）-氧化銅粉末-無水硫酸銅固體-濃硫酸或堿石灰，或：品紅溶液-氫氧化鈉溶液-高猛酸鉀酸性溶液（或品紅）-濃硫酸（或堿石灰）-氧化銅粉末-無水硫酸銅固體-濃硫酸或堿石灰；
②若混合氣體中含有氫氣，D中固體粉末由黑色變?yōu)榧t色，生成銅和水，E中固體由白色變?yōu)樗{色，
故答案為：D中固體粉末由黑色變?yōu)榧t色，E中固體由白色變?yōu)樗{色；
（3）①測定混合氣體中各成分含量，應知道氣體的總量和某一種氣體的量，氫氣的量可根據(jù)反應前D中氧化銅粉末質量反應后D中粉末的質量計算，
故答案為：混合氣體的總體積；反應前后D中粉末質量的差值（反應前D中氧化銅粉末質量反應后D中粉末的質量）；
②檢驗Fe³⁺可用KSCN溶液，n（Fe）==0.2mol，
則n（Fe²⁺）+n（Fe³⁺）=0.2mol，由2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，可知n（Fe²⁺）=2n（Cl₂）=2×=0.1mol，
則n（Fe³⁺）=0.1mol，
故答案為：KSCN溶液；0.1．
分析：（1）①濃硫酸具有吸水性，可用作干燥劑；
②鐵在常溫下與濃硫酸發(fā)生鈍化，單質在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鐵和二氧化硫氣體；
（2）濃硫酸與鐵在加熱條件下反應生成二氧化硫氣體，稀硫酸與鐵反應生成氫氣，可根據(jù)二氧化硫和氫氣的性質設計試驗方案；
（3）①為測定混合氣體中各成分含量，應知道氣體的總量和某一種氣體的量；
②檢驗Fe³⁺可用KSCN溶液，根據(jù)反應2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，計算含量．
點評：本題考查鐵和硫酸反應的探究，題目難度不大，易錯點為（2），注意氣體的檢驗實驗的設計原理和方法．