Question

【题目】两个化学兴趣小组进行了以下探究活动：第一组：为研究铁质材料与热浓硫酸的反应．
（1）称取铁钉（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+ ． 若要确认其中是否含有Fe2+ ， 应选择加入的试剂为（选填序号）．
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乙同学取672mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得到干燥固体4.66g．据此推知气体Y中SO2的体积分数为（保留小数点后一位）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（图中夹持仪器省略）．

③写出产生CO2的化学方程式 ．
④装置A中试剂的作用是 ， 装置G中试剂的作用是 ．
⑤简述确认气体Y中含有CO2的实验现象 ．
⑤如果气体Y中含有H2 ， 预计实验现象应是 ．
（2）第二组：拟用下列装置定量分析空气中SO2的含量： ①KMnO4溶液中导管末端做成球状多孔结构的作用是
②该实验中已经知道的数据有气体流速aL/min、酸性KMnO4溶液的体积bL，其浓度为cmol/L．若从气体通入到紫色恰好褪去，用时5分钟．则此次取样处的空气中二氧化硫含量为g/L．（己知KMnO4被还原的产物通常为Mn2+）

Answer 1

【答案】
（1）d；66.7%；C+2H2SO4（浓） CO2↑+2SO2↑+2H2O；除去混合气体中的SO2；防止空气中的水蒸气进入F；B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊；E中黑色固体变红色，F中无水硫酸铜由白色变蓝色
（2）增大气体与溶液的接触，使气体充分被吸收；
【解析】解：（1）①溶液为Fe3+和Fe2+离子的混合物，加入KSCN溶液和氯水、铁粉和KSCN溶液、浓氨水都不能检验亚铁离子的存在，亚铁离子具有还原性，高锰酸钾溶液呈紫色，具有氧化性，可与亚铁离子在酸性条件下反应二褪色，所以答案是：d；②SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 ， H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl，所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为SO2﹣﹣﹣﹣﹣BaSO4 ，
设二氧化硫的体积为V，
SO2﹣﹣﹣﹣﹣BaSO4 ，
22.4L 233g
V 4.66g
V=0.448l=448mL，
所以二氧化硫的体积分数= ×100%=66.7%，所以答案是：66.7%；②碳素钢中含有碳，加热条件下，碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H2SO4（浓） CO2↑+2SO2↑+2H2O，所以答案是：C+2H2SO4（浓） CO2↑+2SO2↑+2H2O；③二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，但二氧化硫具有还原性，可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，反应的离子方程式为5SO2+2MnO4﹣+2H2O=5SO42﹣+2Mn2++4H+ ， 装置G中试剂的作用是防止空气中的水蒸气进入F，避免装置F吸收空气中水蒸气影响检验，所以答案是：除去混合气体中的SO2；防止空气中的水蒸气进入F；④确认气体Y中含有CO2 ， 应完全排除二氧化硫的干扰，当B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊，可说明含有CO2 ， 所以答案是：B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊；⑤氢气具有还原性，能还原性，能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色，这是检验水的特征反应，所以如果D中氧化铜变红，E中无水硫酸铜变蓝，则证明含有氢气，所以答案是：E中黑色固体变红色，F中无水硫酸铜由白色变蓝色；（2）①KMnO4溶液中导管末端做成球状多孔结构可以增大气体与溶液的接触，使气体充分被吸收．所以答案是：增大气体与溶液的接触，使气体充分被吸收；②通入空气体积a L/min×5min=5aL，KMnO4物质的量为bL×cmol/L=bcmol，
5SO2+2KMnO4+2H2O=2H2SO4+2MnSO4+K2SO4
5 2
n（SO2） bcmol
所以 n（SO2）= bcmol，质量为 bcmol×64g/mol=160bcg，此次取样处的空气中二氧化硫含量为 g/L= g/L，所以答案是： ．