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【题目】工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:

(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是_______________________________

(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。

①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+,若要确认其中的Fe2+,应选用(选填序号)_____________

a.KSCN溶液和氯水b.NaOH溶液 c.浓氨水d.酸性KMnO4溶液

②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4 。然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为______________

分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。

(3)装置B中试剂的作用是________________________________________

(4)认为气体Y中还含有Q的理由是__________________________________(用化学方程式表示)。

(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于________(选填序号)。

a.A之前b.A-B间 c.B-C间 d.C-D间

(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是___________________

【答案】 常温下浓硫酸使铁钝化 d 66.7% 检验二氧化硫是否除尽 c D中黑色粉末变红,E中白色粉末变蓝

【解析】(1)铁钉放入冷硫酸中,浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行。(2)①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色,溶液中已经有三价铁离子,选择a会造成干扰,b能检验三价铁离子的存在,选c生成两种沉淀,受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨,故选d;②SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀,则n(混合气体)=0.336L/22.4L·mol-1=0.015mol;

SO2 ~BaSO4

1mol 233g

n 2.33g

n=0.01mol

所以二氧化硫的体积分数为:0.01mol/0.015mol×100%=66.7%,故答案为:66.7%;

(3)装置B中试剂的作用是A除去二氧化硫,二氧化硫能使品红溶液褪色,所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫,故答案为:检验二氧化硫是否除尽;

(4)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;(5)Q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ab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,故选C;

(6)氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色,同时有红色的铜单质生成,故答案为:D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝;

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