Question

【题目】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：

（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+，应选用___（选填序号）。

a．KSCN溶液和氯水 b．K3Fe(CN)6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。由此推知气体Y中SO2的体积分数为___。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Q气体（Q不考虑水蒸气）。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）如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是___。

（5）认为气体Y中还含有Q的理由是___（用化学方程式表示）。

（6）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

Answer 1

【答案】铁钉表面形成致密的氧化物薄膜，阻止铁和硫酸铜反应 bd 66.7% 检验SO2是否除尽 D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝 C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2↑+2H2O c

【解析】

(1)常温条件下，铁与浓硫酸能产生钝化现象；

(2)根据亚铁离子的性质选取试剂，亚铁离子有还原性，可用强氧化性的物质检验，且必须有明显的实验现象；

(3)二氧化硫能使品红溶液褪色，从而检验二氧化硫是否存在；

(4)根据氢气的性质分析，氢气具有还原性，能还原黑色的氧化铜而生成水，水能使白色的无水硫酸铜变蓝；

(5)根据铁钉的成分分析，铁钉中的铁和碳在加热条件下都能与浓硫酸发生氧化还原反应；

(6)根据二氧化硫和二氧化碳的性质分析选择位置。

(1)铁钉放入冷硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行；

(2)①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色，溶液中已经有三价铁离子，选择a会造成干扰，b能检验三价铁离子的存在，选c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨；

②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体）==0.015mol；

n=0.01mol，所以二氧化硫的体积分数为：×100%=66.7%；

(3)A除去二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫；

(4)氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色，同时有红色的铜单质生成；

(5)在加热时，铁钉中不仅铁和浓硫酸反应，碳也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；

(6)Q为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化碳被碱石灰吸收，故选c；