Question

(12分)某興趣小組在研究性學習中設計了如下實驗來探究Fe與H₂SO₄反應的過程，裝置如下圖所示。實驗步驟：①在燒瓶中加入80% H₂SO₄；②將提拉式鐵絲插入溶液中，觀察到先有少量氣泡，后停止的現象；③加熱燒瓶至有較多量氣體產生時停止加熱，品紅試液顏色褪去燒瓶中溶液變為棕黃色。④一段時間后KMnO₄/H⁺顏色不再變淺，但NaOH溶液中仍有氣泡逸出，在導管口處可以點燃該氣體。燒瓶中液體變為淺綠色。根據以上實驗回答：

（1）在步驟②中現象說明                                                 ；
（2）在步驟③中，品紅褪色的原因是                                        ；
(3)寫出步驟④中，使溶液變為淺綠色的可能原因（用離子方程式表示）                        ；                                           ；
（4）設計實驗證明反應后的溶液中有Fe²⁺：                                   。

Answer 1

（1）常溫下Fe在80%的H₂SO₄溶液中可以發生鈍化；（2）生成的SO₂氣體具有漂白性；
（3）Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
（4）取少許所得溶液加入KSCN不變色，再加入氯水后變成紅色，說明原溶液中含有Fe²⁺（其他合理設計也給分）。

【分析預測及備考建議】考試大綱中明確規定學生必須有“觀察記錄實驗現象，分析實驗結果和處理實驗數據，得出正確結論的能力”，“能將實驗問題（題設情境）分解，找出解答的關鍵。運用自己儲存的知識，將它們分解、遷移、重組，使問題得到解決的應用能力。”
【答題技巧】（1）常溫下將Fe絲插入硫酸中會有氣泡產生，說明發生了反應，但一會兒后即停止，說明Fe在硫酸中發生了鈍化，阻止了反應的進一步進行。（2）Fe與濃H₂SO₄反應可能是濃H₂SO₄強氧化性或是發生置換反應生成H₂，則實驗現象品紅溶液褪色說明產生的是SO₂氣體。（3）溶液變為淺綠色說明產生了Fe²⁺，一種可能是Fe與H₂SO₄反應生成FeSO₄，也存在Fe³⁺離子轉化為Fe²⁺。（4）在溶液中加入KSCN溶液時，不變紅則說明無Fe³⁺，再加入氯水后溶液變紅，說明原溶液中存在Fe²⁺，被氯水氧化成Fe³⁺后使KSCN變為紅色。