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为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组用碳素钢(即铁和碳的合金)进行了以下探究活动:
【探究一】
(1)常温下,工业上用铁质容器盛放冷的浓硫酸,其原因是
铁钉表面被钝化
铁钉表面被钝化

(2)称取碳素钢6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y.
①甲同学认为X中除Fe3+之外还可能含有Fe2+.若要确认其中的Fe2+,应选用
d
d

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560mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4反应,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66g.由此推知气体Y中SO2的体积分数为
80%
80%

【探究二】
根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体Y中还可能含有Q1和Q2两种气体,其中Q1气体在标准状况下密度为0.0893g?L-1.为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略,假设有关气体完全反应).

(3)装置B中试剂的作用是
检验SO2是否除尽
检验SO2是否除尽

(4)分析Y气体中的Q2气体是如何生成的
C+2H2SO4
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+2H2SO4
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O
(用化学方程式表示);
(5)为确认Q2的存在,需在装置中添加洗气瓶M于
C
C

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Q1,预计实验现象应是
D中固体由黑色变红色和E中固体由白色变蓝色
D中固体由黑色变红色和E中固体由白色变蓝色
分析:(1)常温下,铁遇冷的浓硫酸发生钝化现象;
(2)亚铁离子有还原性,能还原酸性高锰酸钾溶液而使其褪色;根据硫酸钡与二氧化硫的关系式计算二氧化硫的体积,再根据体积分数公式计算;
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,据此判断是否含有二氧化硫;
(4)碳素钢中含有碳,加热条件下,碳和浓硫酸反应生成二氧化碳;
(5)用澄清石灰水检验二氧化碳,首先要排除二氧化硫的干扰;
(6)Q1气体,在标准状况下,密度为0.0893g?L-1,其相对分子质量为2,所以是氢气,氢气检验还原性,能含有氧化铜同时生成水,水能使无水硫酸铜变蓝.
解答:解:(1)常温下,铁遇冷的浓硫酸发生氧化还原反应,在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步的反应,即发生钝化现象,所以反应片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,故答案为:铁钉表面被钝化;
(2)①亚铁离子具有还原性,而酸性高锰酸钾有氧化性,发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色,故答案为: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=
448ml
560ml
×100%
=80%,
故答案为:80%;
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,所以用品红溶液检验二氧化硫是否除尽,故答案为:检验SO2是否除尽;
(4)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
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O,
故答案为:C+2H2SO4
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O;
(5)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,但二氧化硫还能使品红溶液褪色,所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰,B装置是检验二氧化硫是否除尽,所以澄清石灰水应放置在B和C之间,即在通入碱石灰之前检验,故答案为:C;
(6)Q1气体,在标准状况下,密度为0.0893g?L-1,其相对分子质量为2,所以是氢气,氢气具有还原性,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,
故答案为:D中固体由黑色变红色和E中固体由白色变蓝色.
点评:本题考查了浓硫酸的性质、二氧化硫的性质、常见物质的检验等知识点,侧重于考查学生综合运用化学知识的能力和实验能力,注意常温下,铁和冷的浓硫酸不是不反应,而是反应生成了致密的氧化物薄膜而阻止了进一步反应,为易错点.
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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2010?福建)工业上常用铁质容器盛装冷浓酸.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分钟后移人硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是
铁钉表面被氧化
铁钉表面被氧化

(2)另称取铁钉6.0g放入15.0ml浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液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+,应先用
d
d
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336ml(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2.33g.由于此推知气体Y中SO2的体积分数为
66.7%
66.7%

[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Q气体.为此设计了下列探究实验状置(图中夹持仪器省略).

(3)装置B中试剂的作用是
检验二氧化硫是否除尽
检验二氧化硫是否除尽

(4)认为气体Y中还含有Q的理由是
C+2H2SO4(浓硫酸)
  △  
.
 
CO2 ↑+2SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓硫酸)
  △  
.
 
CO2 ↑+2SO2↑+2H2O
(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
c
c
(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
D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝.
D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝.

(7)若要测定限定体积气体Y中H2的含量(标准状况下约有28ml 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
否,用托盘天平无法称量D或E的差量.
否,用托盘天平无法称量D或E的差量.

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2010?武汉模拟)为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某小组进行了以下探究活动:
【探究一】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
d
d
(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,经适当操作后得干燥固体4.66g.由此推知气体Y中SO2的体积分数为
66.7%
66.7%

【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
C+2H2SO4(浓)
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O

(4)装置A中试剂的作用是
除去混合气体中的SO2
除去混合气体中的SO2
装置G的作用是
防止空气中的水蒸气进入装置F
防止空气中的水蒸气进入装置F

(5)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中石灰水变浑浊
B中品红溶液不褪色,C中石灰水变浑浊

(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是
E中黑色固体变红色,F中无水硫酸铜由白色变蓝色
E中黑色固体变红色,F中无水硫酸铜由白色变蓝色

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2011?郑州二模)工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸.某学习小组为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,设计了以下探究活动:称取铁钉(碳素钢)6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液M并收集到气体N.
(1)该小组通过认真分析,认为M溶液中既含有Fe3+,也可能含有Fe2+.若确认溶液中有无Fe2+,应加入的试剂是
d
d
(选填序号).
a.KSCN溶液和氯水                 b.铁粉和KSCN溶液
c.NaOH溶液                       d.酸性KMnO4溶液
(2)取320mL(标准状况)气体N通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经过
过滤
过滤
洗涤
洗涤
(填操作名称)、干燥后,得到固体2.33g.气体N与溴水反应的化学方程式为
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
,计算推知气体N中SO2的体积分数为
70%
70%

(3)该小组通过对铁钉的成分和SO2体积分数的分析,认为气体N中还可能含有H2和另外一种气体Q.你认为Q应该是
CO2
CO2
,理由是
C+2H2SO4(浓)2SO2↑+CO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)2SO2↑+CO2↑+2H2O
(用化学方程式表示).
(4)取一定量N,利用下列仪器设计一个能同时检验N中含有H2和气体Q的装置(夹持仪器、橡胶管和加热装置省略),仪器的连接顺序是
A-C-B-E-F-D(或A-C-B-E-F-D-E)
A-C-B-E-F-D(或A-C-B-E-F-D-E)
(填字母),其中A的作用是
除去N中的SO2
除去N中的SO2
,B中试剂X的化学式是
Ca(OH)2或Ba(OH)2
Ca(OH)2或Ba(OH)2

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科目:高中化学 来源: 题型:

工业上常用铁质容器盛装冷浓酸.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:
[探究过程]
(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
铁钉表面被钝化
铁钉表面被钝化

(2)另称取铁钉6.0g放入15.0ml.浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液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+,应先用
b
b
选填序号).
a.铁粉和KSCN溶液  b.KMnO4酸性溶液    c.浓氨水      d.KSCN溶液和氯水
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+2H2O=2HBr+H2SO4;然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g.由于此推知气体Y中SO2的体积分数为
66.7%
66.7%

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