Question

为了探究浓度对硫酸氧化性的影响，某学习小组进行了以下探究活动：
[探究一]称取无锈铁钉（碳素钢）12.0g放入30.0mL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⁺，请选择下列试剂，设计简单的实验方案（简述操作过程、现象和结论）

取少量X溶液装于试管，向试管中滴加酸性高猛酸钾溶液，若溶液褪色，则证明X溶液中含有Fe²⁺，否则不含Fe²⁺

．
供选用试剂：a．KSCN溶液和氯水  b．铁粉和KSCN溶液   c．浓氨水  d．酸性KMnO₄溶液
（2）乙同学为了测定气体Y中SO₂的含量，设计如下三种方案：
方案Ⅰ．取672mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体4.66g．
方案Ⅱ．向VmL c mol?L^-1酸性高猛酸钾溶液中缓慢通入Y气体aL（标准状况），溶液恰好完全褪色．
方案Ⅲ，取VL（标准状况）气体Y缓慢通入足量的氢氧化钡溶液中，充分反应后，过滤、洗涤、烘干，称得固体质量为mg．
①其中不合理的方案是

方案III

，理由是

生成BaCO₃和BaSO₄两种沉淀，无法计算SO₂的体积

．
②选择合理方案的数据计算气体Y中SO₂的体积分数（用含未知数的代数式表示）

66.7%或

7cV

125a

×100%

．
[探究二]分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H₂和CO₂气体．为此设计了下列探究实验装置（图中夹持装置已省略）．

（3）装置A中试剂的作用是

吸收并除去SO₂

．
（4）简述确认气体Y中含有CO₂的实验现象：

B中品红溶液不褪色，C中澄清石灰水变浑浊

．
（5）有同学根据“F干燥管无水硫酸铜是否变蓝色”确认Y气体中是否有氢气，你认为是否可靠？

不可靠

（填“可靠”或“不可靠”），简述理由：

空气中的水蒸气进入F装置，也可使无水硫酸铜变蓝色

．

Answer 1

分析：（1）亚铁离子具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色；
（2）①亚硫酸钡不稳定易被氧气氧化生成硫酸钡；
②根据二氧化硫和硫酸钡、高锰酸钾之间的关系式计算；
（3）酸性高锰酸钾能氧化二氧化硫生成硫酸根离子；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，先确定没有二氧化硫的情况下，然后将气体通入澄清石灰水，如果澄清石灰水变浑浊，则证明含有二氧化碳；
（5）空气中含有水蒸气也能使无水硫酸铜变蓝色．

解答：解：（1）亚铁离子具有还原性，酸性高锰酸钾具有氧化性，所以亚铁离子能被酸性高锰酸钾氧化而使其溶液褪色，所以利用亚铁离子的还原性检验亚铁离子，检验方法是：取少量X溶液装于试管，向试管中滴加酸性高猛酸钾溶液，若溶液褪色，则证明X溶液中含有Fe²⁺，否则不含Fe²⁺，
故答案为：取少量X溶液装于试管，向试管中滴加酸性高猛酸钾溶液，若溶液褪色，则证明X溶液中含有Fe²⁺，否则不含Fe²⁺；
（2）①二氧化硫和氢氧化钡反应生成亚硫酸钡，亚硫酸钡不稳定，易被空气中氧气氧化生成硫酸钡，对二氧化硫的检测有影响，所以方案III不合理，
故答案为：方案III，生成BaCO₃和BaSO₄两种沉淀，无法计算SO₂的体积；
②方案I，二氧化硫、溴和氯化钡反应生成硫酸钡，根据硫原子守恒计算二氧化硫的含量=

4.66g 233g/mol ×22.4L/mol

0.672L

×100%=66.7%，
方案II中，根据二氧化硫和酸性高锰酸钾之间的关系式得二氧化硫的含量=

10-3VC×5×22.4 2 L

a

×100%=

7cV

125a

×100%，故答案为：66.7%（或）

7cV

125a

×100%；
（3）酸性高锰酸钾具有强氧化性，二氧化硫有还原性，所以酸性高锰酸钾的作用是吸收并除去二氧化硫，
故答案为：吸收并除去SO₂；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，如果B中品红溶液不褪色，C中澄清石灰水变浑浊，则证明含有二氧化碳，故答案为：B中品红溶液不褪色，C中澄清石灰水变浑浊；
（5）空气中含有水蒸气，空气中的水蒸气能进入F装置，也能使无水硫酸铜变蓝色，所以不可靠，
故答案为：不可靠，空气中的水蒸气进入F装置，也可使无水硫酸铜变蓝色．

点评：本题考查了探究实验，注意二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，所以不能用澄清石灰水鉴别无色气体是二氧化碳还是二氧化硫，亚硫酸钡易被氧化，为易错点．