Question

【题目】【2016·西安一模】某化学兴趣学习小组设计实验探究金属M与浓硫酸反应的气体产物。

[提出假设] 假设1：气体产物只有SO2； 假设2：_______________。

[实验设计]为了探究金属M与浓硫酸反应产物，设计如图实验装置：一定量的浓硫酸与金属M反应。

(1) 检查上述装置气密性的一种方法是：关闭分液漏斗的活塞，在H装置后面连上一根导管，然后 ，则证明装置的气密性良好。

(2)若B瓶里品红溶液褪色，E、F和G中都无明显现象。反应后硫酸盐中金属显＋2价。写A中发生反应的化学方程式： ；

(3)若假设2正确，则可观察到：F管中 ；G干燥管里 。

[实验反思] 为了进一步探究金属M成分和气体组分，进行如下实验：

称取11．2g金属M放入装置A中，加入一定量的浓硫酸，反应结束后，B瓶里品红溶液褪色，金属没有剩余，拆下G并称重，G增重0．9g。

(4)为了观察溶液颜色，实验完毕后，需要稀释烧瓶里溶液。稀释烧瓶里溶液的操作方法： 。

(5)将稀释后的溶液分装甲、乙试管，向甲试管里滴加KSCN溶液，溶液变红色；向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液，振荡，溶液紫色褪去。如果烧瓶溶液中金属离子浓度相等，则气体成分及物质的量为 。试写出烧瓶里发生反应的总化学方程式 。

Answer 1

【答案】假设2：气体产物有SO2 和H2(2分)

(1) 将导气管插入盛有水的水槽中，微热烧瓶，若导气管冒气泡，停止加热有一段水柱上升；(2分)

(2) M＋2H2SO4(浓)MSO4 ＋SO2↑＋2H2O (2分)

(3)黑色粉末变成红色；(1分)白色粉末变为蓝色(1分)

(4) 先将烧瓶中混合溶液冷却，再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里，并不断搅拌(2分)

(5) SO2：0.20mol ；H2：0.05mol(2分)

4Fe＋9H2SO4(浓) 2FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4SO2↑＋H2↑＋8H2O (2分)

【解析】当金属过量时，且金属较活泼则生成的气体中可能含有氢气，所以假设2为：气体产物有SO2和H2 ；

(1)检查上述装置气密性的一种方法是：关闭分液漏斗的活塞，在H装置后面连上一根导管，然后将导气管插入盛有水的水槽中，微热烧瓶，若导气管冒气泡，停止加热有一段水柱上升，则说明装置的气密性良好；

(2)反应后硫酸盐中金属显+2价，类比铜与浓硫酸的反应，M与浓硫酸反应的化学方程式为：M+2H2SO4(浓)MSO4+SO2↑+2H2O；

(3)如果F管中黑色粉末变成红色、G中白色的无水硫酸铜变成蓝色，说明二氧化硫中混有氢气，从而证明假设2正确；

(4)可以类比稀释浓硫酸的方法进行操作，方法为：先将烧瓶中混合溶液冷却，再将混合液慢慢加入盛水的烧杯里，并不断搅拌；

(5)向甲试管里滴加KSCN溶液，溶液变红色，说明金属M为Fe；G增重0.9g，0.9g为水的质量，则氢气的物质的量为：n(H2)=n(H2O)==0.05mol；1.2g铁的物质的量为：n(Fe)==0.2mol；向乙试管里滴加酸性高锰酸钾溶液，振荡，溶液紫色褪去，说明溶液中含有亚铁离子，烧瓶溶液中金属离子浓度相等，则铁离子和亚铁离子的物质的量相等，n(Fe2+)=n(Fe3+)=0.1mol，根据电子守恒，生成二氧化硫的物质的量为：n(SO2)==0.20mol，铁与硫酸反应的化学方程式为：4Fe+9H2SO4(浓)2FeSO4+Fe2(SO4)3+4SO2↑+H2↑+8H2O。