Question

為驗證氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2，某小組用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器和甲中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）。

實驗步驟：
1.在甲裝置中，打開活塞a，加熱，待裝置中充滿黃綠色氣體時，與丙裝置連接。
2.當丙裝置中FeC12溶液變黃時，停止加熱。
3.打開活塞c，使約2mL的溶液滴入試管中，檢驗溶液中的離子。
4.在乙裝置中，打開活塞b，待空氣排盡后，將乙中產生的氣體通入上述丙裝置變黃后的溶液中，一段時間后，停止。
5.更新丙中試管，打開活塞c，使約2mL的溶液滴入試管中，檢驗溶液中的離子。
回答下列問題：
（1）甲中發生反應的化學方程式為______________________。
（2）用70%的硫酸制取SO2，反應速率比用98%的硫酸快，原因是____________。
（3）實驗中，證明氧化性Fe3+＞SO2的離子方程式為_____________。
（4）有I、II、III三組同學分別完成了上述實驗，實驗結果如下：

	步驟3溶液中含有的離子	步驟5溶液中含有的離子
I	既有Fe3＋又有Fe2＋	有SO42－
Ⅱ	有Fe3＋無Fe2＋	有SO42－
Ⅲ	有Fe3＋無Fe2＋	有Fe2＋

 
上述實驗結果一定能夠證明Cl2＞Fe3＋＞SO2的是______（填“I”、“II”或“III”）。

Answer 1

（1）MnO2＋4HCl(濃)  MnCl2＋2H2O＋Cl2↑（2）70%的硫酸中c(H＋)比98%的硫酸大
（3）2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SO42－＋4H＋（4）I、Ⅲ（有錯不得分，選不全得1分）（每空2分）

試題分析：（1）在加熱的條件下二氧化錳鈉氧化濃鹽酸生成氯氣，所以甲中發生反應的化學方程式為MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。
（2）應用70%的硫酸中c(H＋)比98%的硫酸中c(H＋)大，氫離子濃度大反應速率快。
（3）鐵離子具有氧化性，能把SO2氧化生成硫酸，反應的離子方程式為2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SO42－＋4H＋。
（4）步驟3溶液中含有鐵離子生成，說明氯氣把亞鐵離子氧化生成鐵離子。根據氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性可知，氧化性是氯氣強于鐵離子；I組實驗中既有Fe3＋又有Fe2＋，這說明氯氣不足。因此能與SO2反應的只有鐵離子。由于步驟5溶液中含有SO42－，這說明鐵離子把SO2氧化生成了硫酸，因此氧化性是鐵離子強于SO2，I正確；Ⅱ組實驗中有Fe3＋無Fe2＋，因此不能排除氯氣是否過量。實驗即使步驟5溶液中含有SO42－，也不能說明是被鐵離子氧化的，所以無法證明氧化性是鐵離子強于SO2。Ⅲ組實驗中有Fe3＋無Fe2＋，雖然不能說明氯氣是否過量。但由于在步驟5溶液中含有亞鐵離子，這說明在反應中鐵離子被SO2還原，所以可以證明氧化性是鐵離子強于SO2，答案選I、Ⅲ。