Question

14．鐵在冷的濃硫酸中能發(fā)生鈍化．某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)將一定量的鐵與濃硫酸加熱時(shí)，觀察到鐵完全溶解，并產(chǎn)生大量氣體．實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有下列試劑：0.01mol/L 酸性KMnO₄溶液、0.1mol/L KI溶液、3%H₂O₂溶液、淀粉溶液、蒸餾水．請(qǐng)你協(xié)助他們探究所得溶液和氣體的成分．
【提出猜想】
Ⅰ．所得溶液中的金屬離子可能含有Fe²⁺和Fe³⁺中的一種或兩種；
Ⅱ．所得氣體中可能含有SO₂、H₂中的一種或兩種．
【實(shí)驗(yàn)探究】

	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象	結(jié)論
驗(yàn)證猜想Ⅰ	步驟①：取少量0.01mol/L酸性KMnO4溶液，滴入所得溶液	溶液紫紅色褪去	含有Fe2+（或溶液紫紅色不褪去，不含F(xiàn)e2+）
	步驟②：另取少量所得溶液，滴加KI-淀粉溶液		含有Fe3+
驗(yàn)證猜想Ⅱ	將所得氣體通入如圖裝置：	甲中KMnO4溶液褪色，乙中KMnO4溶液顏色不變，試管中收集到氣體	含有兩種氣體

【問題討論】
有同學(xué)提出，若另外選用KSCN溶液，則僅利用KSCN和H₂O₂兩種溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究，判斷該方法是否正確并進(jìn)行評(píng)價(jià)：不正確，若溶液中含有Fe³⁺，則無法檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe²⁺．

Answer 1

分析 【提出猜想】濃硫酸和鐵反應(yīng)生成二氧化硫，稀硫酸和鐵反應(yīng)生成氫氣，明確實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證溶液和氣體的成分，據(jù)此進(jìn)行猜想；
【實(shí)驗(yàn)探究】
驗(yàn)證猜想Ⅰ、根據(jù)二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子的性質(zhì)選擇試劑，并根據(jù)反應(yīng)物和生成物預(yù)測(cè)現(xiàn)象，由此得出結(jié)論，根據(jù)溶液中可能存在的離子Fe²⁺（鐵過量）、Fe³⁺或兩者的混合物，選擇合適的試劑進(jìn)行檢驗(yàn)；
驗(yàn)證猜想Ⅱ、根據(jù)氣體的可能成分SO₂和H₂選擇合適的試劑進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)氫氣和二氧化硫的性質(zhì)選擇試劑，并預(yù)測(cè)現(xiàn)象，由現(xiàn)象得出結(jié)論，鐵與濃硫酸加熱時(shí)，產(chǎn)生的金屬離子可能有Fe²⁺（鐵過量）、Fe³⁺，產(chǎn)生的氣體可能有H₂（鐵過量）、SO₂．Fe²⁺可以使酸性KMnO₄溶液褪色，F(xiàn)e³⁺具有氧化性，可把I^-氧化成I₂可使KI-淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色；SO₂可以使酸性KMnO₄溶液褪色，并被其吸收；
【問題討論】
根據(jù)雙氧水和二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子的性質(zhì)判斷正誤．

解答 解：【提出猜想】濃硫酸和鐵反應(yīng)生成二氧化硫，稀硫酸和鐵反應(yīng)生成氫氣，所以所得氣體中可能含有SO₂、H₂，
故答案為：SO₂、H₂；
【實(shí)驗(yàn)探究】
驗(yàn)證猜想Ⅰ、酸性高錳酸鉀有強(qiáng)氧化性，二價(jià)鐵離子有還原性，所以酸性高錳酸鉀能和二價(jià)鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如果步驟①溶液紫紅色褪去，說明含有二價(jià)鐵離子，否則沒有．
碘化鉀有還原性，三價(jià)鐵離子有氧化性，碘離子和三價(jià)鐵離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)碘，碘遇淀粉變藍(lán)色，所以步驟②另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液，如果溶液變?yōu)樗{(lán)色，說明含有三價(jià)鐵離子，否則沒有，
故答案為：溶液紫紅色褪去；含有Fe²⁺；另取少量所得溶液，滴加KI溶液和淀粉溶液；溶液變?yōu)樗{(lán)色；
猜想Ⅱ、二氧化硫有還原性，能和強(qiáng)氧化性的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，氫氣不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但氫氣不易溶于水，所以如果甲中KMnO₄溶液褪色，說明含有二氧化硫；乙中KMnO₄溶液顏色不變，說明二氧化硫完全被吸收，如果試管中收集氣體，只能是氫氣，
故答案為：甲中KMnO₄溶液褪色，乙中KMnO₄溶液顏色不變，試管中收集到氣體；
【問題討論】
雙氧水具有氧化性，二價(jià)鐵離子有還原性，雙氧水和二價(jià)鐵離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子，KSCN只能檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子不能檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子，所以若溶液中含有Fe³⁺則無法檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe²⁺，所以該觀點(diǎn)不正確，
故答案為：不正確，若溶液中含有Fe³⁺則無法檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)，題目難度中等，注意常溫下，濃硫酸和鐵能發(fā)生鈍化現(xiàn)象，鈍化現(xiàn)象是鐵和濃硫酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，不是不反應(yīng)．