Question

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：

【探究一】

（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）另取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后收集到气体Y。

甲同学取336 mL（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，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为______。

【探究二】

分析上述实验中SO2体积分数的结果，乙同学认为气体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____________________________。

（7）若要测定限定体积气体Y中H2的含量（标准状况下约有28 mL H2），除可用测量H2体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由________。

 

Answer 1

（1）铁钉表面被钝化

（2）66.7%

（3）检验SO2是否除尽

（4）C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O

（5）c （6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝

（7）否，用托盘天平无法称量D或E的差量（或可以，可用分析天平称量D或E的差量）【解析】（1）铁钉在浓硫酸中发生钝化，表面生成一层致密的氧化膜。

（2）,所以V（SO2）=0.01 mol×

22.4 L·mol-1=0.224 L=224 mL，SO2体积分数为×100%≈66.7%。

（3）铁钉为碳素钢，故加热后碳与浓硫酸反应可产生CO2、SO2，当浓硫酸变稀后，会产生H2，所以混合气体中有SO2、CO2、H2。能对品红溶液产生作用的只有SO2，所以品红溶液的作用是检验SO2是否在前一洗气瓶中被除尽。

（5）检验CO2要用澄清石灰水，应放在SO2被除尽之后进行，因SO2与澄清石灰水也可出现浑浊现象；也不能放在C、D之间，因为气体会带出水蒸气，对后面实验结果带来影响，且碱石灰能吸收CO2，故M应放于B、C之间。

（6）H2还原CuO（黑色）得Cu（红色），生成的水被无水CuSO4吸收生成蓝色的CuSO4·5H2O。

（7）由于H2量很少，微小质量变化用托盘天平无法测量，只能用更精密的分析天平称量。