Question

铁在冷的浓硫酸中能发生钝化现象。某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解，并产生大量气体。为此，他们设计了如下装置验证所产生的气体。

（1）证明反应所产生的气体中有SO₂生成的现象是                            。

（2）证明气体中含有氢气的实验现象是                                        。

（3）为了进一步探究反应后A溶液中铁元素的价态，他们进行了如下的假设：

假设1：溶液中铁元素既有Fe³⁺也有Fe²⁺

假设2：溶液中铁元素只有Fe³⁺

假设3：溶液中铁元素只有________________

基于假设1，现有试剂：0.01 mol/L酸性KMnO₄溶液、稀溴水溶液、0.1 mal/L KI溶液、

淀粉溶液、KSCN溶液，蒸馏水。请探究其所得溶液。请完成表中内容。

【实验探究】

实验操作	预期现象	结论
取反应后的A溶液分装在a、b两试管，步骤①：往a试管中滴入                                       。
步骤②：往b试管中滴入                                       。		溶液含有Fe3+

 

 

Answer 1

【答案】

（16分）（1）品红试液变浅（或褪色）  （2分）

（2）E中黑色(CuO)变成红色，F中白色粉末(CuSO₄)变成蓝色；（2分）

（3）假设3：溶液中铁元素只有Fe²⁺  （2分）

【实验探究】

实验操作	预期现象	结论
取反应后的A溶液分装在a、b两试管，步骤①：往a试管中滴入少量（1分）0.01mol/L酸性KMnO4溶液（1分）。	KMnO4溶液的紫红色褪去（或变浅）（2分）	溶液含有Fe2+（2分）
步骤②：往b试管中滴入几滴（1分）KSCN溶液，充分振荡（1分）[或几滴（或少量）0.1mol/LKI溶液和淀粉溶液（1分）] 。	溶液变为血红色（2分） [或溶液变为蓝色（2分）]	溶液含有Fe3+

 

【解析】

试题分析：（1）SO₂具有漂白性、酸性、还原性和氧化性，读图可知，该实验用品红溶液检验是否有SO₂生成，若品红溶液褪色或变浅，说明装置A中反应产生的气体含有SO₂；（2）氢气具有强还原性，在加热条件下能使黑色的氧化铜还原为红色的单质铜，H₂被氧化为能使白色的无水CuSO₄固体变蓝的H₂O，若装置E中黑色固体变为红色，F中白色粉末变为蓝色，说明装置A中放出的气体中含有H₂；（3）常温下铁被浓硫酸钝化，表面有一层致密氧化物薄膜，加热下强氧化性、强酸性的浓硫酸可以将铁氧化为铁盐，而过量的单质铁可以将铁盐还原为亚铁盐，因此反应后A的溶液中铁元素可能既有Fe²⁺又有Fe³⁺，也可能只有Fe³⁺，还可能只有Fe²⁺，根据已知假设1、假设2的信息推断假设3为溶液中铁元素只有Fe²⁺；根据铁及其化合物的性质可知，Fe²⁺具有还原性，能使酸性KMnO₄溶液褪色，Fe³⁺具有氧化性，能将KI溶液还原为能使淀粉溶液变蓝的I₂，Fe²⁺遇KSCN溶液不变红，而Fe³⁺遇KSCN溶液变红，大量含有Fe³⁺的溶液呈黄色，与溴水的颜色相同，由此可以选择适当的试剂设计实验方案验证A的溶液中既有Fe²⁺又有Fe³⁺。

考点：考查实验方案的设计，涉及元素化合物的性质、气体的检验方法、提出假设、设计实验方案验证假设等知识。