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）　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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　　　　　　　　　 ，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 。

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）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

[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　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 　　　　 。

（4）简述确认气体Y中含有CO₂的实验现象：　　　　　　　　　　 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 。

（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？　　　　　　　　 　　　 （填“可靠”或“不可靠”），简述理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

Answer 1

（1）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分）

（2）①方案III（1分）；生成BaCO₃和BaSO₄两种沉淀，无法计算SO₂的体积。（2分）

②66.7%（或）×100%（2分）

（3）吸收并除去SO₂。（2分）

（4）B中品红溶液不褪色，C中澄清石灰水变浑浊（2分）

（5）不可靠；（1分）空气中的水蒸气进入F装置，也可使无水硫酸铜变蓝色。（2分）