Question

（18分）為驗證氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小組用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器和 A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）實驗過程如下：

Ⅰ.打開彈簧夾K₁～K₄，通入一段時間N₂，再將T型導管插入B中，繼續通入N₂，然后關閉K₁、K₃、K₄。
Ⅱ.打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱。
Ⅲ.當B中溶液變黃時，停止加熱，夾緊彈簧夾K₂。
Ⅳ.打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，檢驗其中的離子。
Ⅴ.打開彈簧夾K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊彈簧夾K₃。
Ⅵ.更新試管D，重復過程Ⅳ，檢驗B溶液中的離子。
（1）過程Ⅰ的目的是_________________________________________________。
（2）棉花中浸潤的溶液為______________________。
（3）A中發生反應的化學方程式為                                         。
（4）用70%的硫酸制取SO₂，反應速率比用98%的硫酸快，原因是                    。
（5）能說明氧化性Fe³⁺＞SO₂的離子方程式是______________________________________。
（6）甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，他們的檢測結果一定能夠證明氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是        （填“甲”“乙”“丙”）。

	過程Ⅳ  B溶液中含有的離子	過程Ⅵ  B溶液中含有的離子
甲	有Fe3+無Fe2+	有SO42-
乙	既有Fe3+又有Fe2+	有SO42-
丙	有Fe3+無Fe2+	有Fe2+

（7）進行實驗過程Ⅴ時，B中溶液顏色由黃色逐漸變為紅棕色，停止通氣，放置一段時間后溶液
顏色變為淺綠色。
查閱資料：Fe²⁺（aq）＋SO₃^2-（aq）FeSO₃（s）（墨綠色）
提出假設：FeCl₃與SO₂的反應經歷了中間產物FeSO₃，溶液的紅棕色是FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合色。某同學設計如下實驗，證實該假設成立：

①溶液E和F分別為                 、                。
②請用化學平衡原理解釋步驟3中紅棕色溶液顏色變為淺綠色的原因                     。

Answer 1

（1）排除空氣（1分） （2）NaOH溶液 （3）MnO₂ + 4HCl(濃) △MnCl₂+Cl₂↑+ 2H₂O
（4）70%H₂SO₄中c(H⁺)大 （5）2Fe³⁺ + SO₂  + 2H₂O＝2Fe²⁺ + SO₄^2-+4H⁺ （6）乙、丙
（7）① Na₂SO₃溶液 、FeCl₃溶液
②Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，c(SO₃^2-)減小，使平衡Fe²⁺(aq)＋SO₃^2-(aq)FeSO₃(s)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變為淺綠色。（3分）

試題分析：（1）打開K₁～K₄，關閉K₅、K₆，通入一段時間N₂，目的是排出裝置中的氧氣。
（2）氯氣、二氧化硫有毒，棉花中浸有NaOH溶液，吸收多余氯氣、二氧化硫，防止污染空氣。
（3）A中發生二氧化錳與濃鹽酸的反應，生成氯化錳、氯氣、水，該反應為MnO₂ + 4HCl(濃) △MnCl₂+Cl₂↑+ 2H₂O。
（4）因氫離子濃度越大，反應速率越快，則70%的硫酸中的氫離子濃度比98%的硫酸中的氫離子濃度大，所以反應速率快。
（5）鐵離子能把二氧化硫氧化生成硫酸，反應的離子方程式為2Fe³⁺ + SO₂  + 2H₂O＝2Fe²⁺ + SO₄^2-+4H⁺。
（6）乙中第一次，說明氯氣不足，氯氣氧化性大于鐵離子，第二次有硫酸根離子，說明發生二氧化硫與鐵離子的反應，則氧化性鐵離子大于二氧化硫丙中第一次有Fe³⁺，無Fe²⁺，則氯氣的氧化性大于鐵離子，第二次有亞鐵離子，說明發生二氧化硫與鐵離子的反應，則氧化性鐵離子大于二氧化硫，故答案為：乙、丙。
（7）①E與氯化亞鐵溶液反應產生墨綠色，說明反應中有亞硫酸亞鐵生成，因此E應該是Na₂SO₃溶液。根據FeSO₃（墨綠色）與FeCl₃（黃色）的混合后溶液顯紅棕色可知，F應該是FeCl₃溶液。
②鐵離子具有氧化性，因此Fe³⁺ 消耗 SO₃^2-，導致c(SO₃^2-)減小，使平衡Fe²⁺(aq)＋SO₃^2-(aq)FeSO₃(s)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變為淺綠色。