Question

【題目】工業上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸。為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動：

（1）將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是___。

（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0ml濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液X并收集到氣體Y。

①甲同學認為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+，若要確認其中的Fe2+，應選用___（選填序號）。

a．KSCN溶液和氯水 b．K3Fe(CN)6溶液 c．濃氨水 d．酸性KMnO4溶液

②乙同學取336ml（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發生反應：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，經適當操作后得干燥固體2.33g。由此推知氣體Y中SO2的體積分數為___。分析上述實驗中SO2體積分數的結果，丙同學認為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體（Q不考慮水蒸氣）。為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）。

（3）裝置B中試劑的作用是___。

（4）如果氣體Y中含有H2，預計實驗現象應是___。

（5）認為氣體Y中還含有Q的理由是___（用化學方程式表示）。

（6）為確認Q的存在，需在裝置中添加M于___（選填序號）。

a．A之前 b．A-B間 c．B-C間 d．C-D間

Answer 1

【答案】鐵釘表面形成致密的氧化物薄膜，阻止鐵和硫酸銅反應 bd 66.7% 檢驗SO2是否除盡 D中固體由黑變紅和E中固體由白變藍 C+2H2SO4(濃)CO2+2SO2↑+2H2O c

【解析】

(1)常溫條件下，鐵與濃硫酸能產生鈍化現象；

(2)根據亞鐵離子的性質選取試劑，亞鐵離子有還原性，可用強氧化性的物質檢驗，且必須有明顯的實驗現象；

(3)二氧化硫能使品紅溶液褪色，從而檢驗二氧化硫是否存在；

(4)根據氫氣的性質分析，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅而生成水，水能使白色的無水硫酸銅變藍；

(5)根據鐵釘的成分分析，鐵釘中的鐵和碳在加熱條件下都能與濃硫酸發生氧化還原反應；

(6)根據二氧化硫和二氧化碳的性質分析選擇位置。

(1)鐵釘放入冷硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鐵釘鈍化阻止反應進一步進行；

(2)①亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀褪色，溶液中已經有三價鐵離子，選擇a會造成干擾，b能檢驗三價鐵離子的存在，選c生成兩種沉淀，受氫氧化鐵沉淀顏色的影響無法分辨；

②SO2具有還原性，通入足量溴水中，發生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，生成的硫酸遇到氯化鋇會產生白色沉淀，則n（混合氣體）==0.015mol；

n=0.01mol，所以二氧化硫的體積分數為：×100%=66.7%；

(3)A除去二氧化硫，二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以B可以檢驗A中是否完全除去二氧化硫；

(4)氫氣還原氧化銅會生成水蒸氣能使白色的硫酸銅粉末變藍色，同時有紅色的銅單質生成；

(5)在加熱時，鐵釘中不僅鐵和濃硫酸反應，碳也和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為：C+2H2SO4(濃)CO2+2SO2↑+2H2O；

(6)Q為二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，選擇a或b受二氧化硫的影響無法判斷二氧化碳的存在，選d時二氧化碳被堿石灰吸收，故選c；