Question

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸．某兴趣小组的同学发现：将一定量的铁钉与浓硫酸加热时，观察到铁钉完全

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸．某兴趣小组的同学发现：将一定量的铁钉与浓硫酸加热时，观察到铁钉完全溶解，并产生大量气体．实验室现有下列试剂：0.01mol/L 酸性KMnO4溶液、0.10mol/L KI溶液、新制氯水、淀粉溶液、蒸馏水．请你协助他们探究所得溶液和气体的成分．提出猜想Ⅰ．所得溶液中的金属离子可能含有Fe2+和Fe3+中的一种或两种；Ⅱ．所得气体中肯定含有______气体．实验探究 实验操作 预期现象 结 论 验证猜想Ⅰ 步骤①：取少量0.01mol/L 酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液中 ______ ______ 步骤②：______ ______ 含有Fe3+ 验证猜想Ⅱ 将所得气体通入如下装置 ______ 含有两种或以上气体问题讨论（1）有同学提出：若另外选用KSCN溶液，则仅利用KSCN和新制氯水两种溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究，请对该观点进行评价：______．（2）有同学提出：试管中气体可能是H2和Q气体，为此重新设计了实验装置如下图（图中夹持仪器省略）．①认为含有Q的理由是______（用化学方程式表示）．②为确认Q的存在，则M中盛放的试剂为______，并将装置M添加于______（选填序号）．a．A之前 b．A-B间 c．B-C间 d．C-D间③装置图中D、E、F组合的作用是______．

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Answer 1

【提出猜想】浓硫酸和铁反应生成二氧化硫，所以所得气体中肯定含有SO₂，故答案为：SO₂；
【实验探究】
验证猜想Ⅰ、酸性高锰酸钾有强氧化性，二价铁离子有还原性，所以酸性高锰酸钾能和二价铁离子发生氧化还原反应，如果步骤①溶液紫红色褪去，说明含有二价铁离子，否则没有．
碘化钾有还原性，三价铁离子有氧化性，碘离子和三价铁离子能发生氧化还原反应生成单质碘，碘遇淀粉变蓝色，所以步骤②另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液，如果溶液变为蓝色，说明含有三价铁离子，否则没有，
故答案为：溶液紫红色褪去；含有Fe²⁺；另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液；溶液变为蓝色；
猜想Ⅱ、二氧化硫有还原性，能和强氧化性的物质发生氧化还原反应，如能使酸性高锰酸钾溶液褪色，氢气不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但氢气不易溶于水，所以如果甲中KMnO₄溶液褪色，说明含有二氧化硫；乙中KMnO₄溶液颜色不变，说明二氧化硫完全被吸收，如果试管中收集气体，只能是氢气，
故答案为：甲中KMnO₄溶液褪色，乙中KMnO₄溶液颜色不变，试管中收集到气体；
【问题讨论】
（1）双氧水具有氧化性，二价铁离子有还原性，双氧水和二价铁离子能发生氧化还原反应生成三价铁离子，KSCN只能检验三价铁离子不能检验二价铁离子，所以若溶液中含有Fe³⁺则无法检验溶液中是否含有Fe²⁺，所以该观点不正确，
故答案为：不正确，若溶液中含有Fe³⁺则无法检验溶液中是否含有Fe²⁺；
（2）①在加热时，铁钉中不仅铁和浓硫酸反应，碳也和浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应 方程式为
C+2H₂SO₄（浓硫酸）

△   .

CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案为：C+2H₂SO₄（浓硫酸）

△   .

CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O；
②Q为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化碳被碱石灰吸收，故答案为：澄清的石灰水，C；
③根据氢气的性质分析，氢气具有还原性，能还原黑色的氧化铜而生成水，水能使白色的无水硫酸铜变蓝．故答案为：确认是否有H₂．