Question

為了探究濃度對硫酸氧化性的影響，某學習小組進行了以下探究活動：
[探究一]稱取無銹鐵釘（碳素鋼）12.0g放入30.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y．
（1）甲同學認為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．若要確認其中的Fe²⁺，請選擇下列試劑，設計簡單的實驗方案（簡述操作過程、現象和結論）

取少量X溶液裝于試管，向試管中滴加酸性高猛酸鉀溶液，若溶液褪色，則證明X溶液中含有Fe²⁺，否則不含Fe²⁺

．
供選用試劑：a．KSCN溶液和氯水  b．鐵粉和KSCN溶液   c．濃氨水  d．酸性KMnO₄溶液
（2）乙同學為了測定氣體Y中SO₂的含量，設計如下三種方案：
方案Ⅰ．取672mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體4.66g．
方案Ⅱ．向VmL c mol?L^-1酸性高猛酸鉀溶液中緩慢通入Y氣體aL（標準狀況），溶液恰好完全褪色．
方案Ⅲ，取VL（標準狀況）氣體Y緩慢通入足量的氫氧化鋇溶液中，充分反應后，過濾、洗滌、烘干，稱得固體質量為mg．
①其中不合理的方案是

方案III

，理由是

生成BaCO₃和BaSO₄兩種沉淀，無法計算SO₂的體積

．
②選擇合理方案的數據計算氣體Y中SO₂的體積分數（用含未知數的代數式表示）

66.7%或

7cV

125a

×100%

．
[探究二]分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，丙同學認為氣體Y中還可能含量有H₂和CO₂氣體．為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持裝置已省略）．

（3）裝置A中試劑的作用是

吸收并除去SO₂

．
（4）簡述確認氣體Y中含有CO₂的實驗現象：

B中品紅溶液不褪色，C中澄清石灰水變渾濁

．
（5）有同學根據“F干燥管無水硫酸銅是否變藍色”確認Y氣體中是否有氫氣，你認為是否可靠？

不可靠

（填“可靠”或“不可靠”），簡述理由：

空氣中的水蒸氣進入F裝置，也可使無水硫酸銅變藍色

．

Answer 1

分析：（1）亞鐵離子具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（2）①亞硫酸鋇不穩定易被氧氣氧化生成硫酸鋇；
②根據二氧化硫和硫酸鋇、高錳酸鉀之間的關系式計算；
（3）酸性高錳酸鉀能氧化二氧化硫生成硫酸根離子；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，先確定沒有二氧化硫的情況下，然后將氣體通入澄清石灰水，如果澄清石灰水變渾濁，則證明含有二氧化碳；
（5）空氣中含有水蒸氣也能使無水硫酸銅變藍色．

解答：解：（1）亞鐵離子具有還原性，酸性高錳酸鉀具有氧化性，所以亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀氧化而使其溶液褪色，所以利用亞鐵離子的還原性檢驗亞鐵離子，檢驗方法是：取少量X溶液裝于試管，向試管中滴加酸性高猛酸鉀溶液，若溶液褪色，則證明X溶液中含有Fe²⁺，否則不含Fe²⁺，
故答案為：取少量X溶液裝于試管，向試管中滴加酸性高猛酸鉀溶液，若溶液褪色，則證明X溶液中含有Fe²⁺，否則不含Fe²⁺；
（2）①二氧化硫和氫氧化鋇反應生成亞硫酸鋇，亞硫酸鋇不穩定，易被空氣中氧氣氧化生成硫酸鋇，對二氧化硫的檢測有影響，所以方案III不合理，
故答案為：方案III，生成BaCO₃和BaSO₄兩種沉淀，無法計算SO₂的體積；
②方案I，二氧化硫、溴和氯化鋇反應生成硫酸鋇，根據硫原子守恒計算二氧化硫的含量=

4.66g 233g/mol ×22.4L/mol

0.672L

×100%=66.7%，
方案II中，根據二氧化硫和酸性高錳酸鉀之間的關系式得二氧化硫的含量=

10-3VC×5×22.4 2 L

a

×100%=

7cV

125a

×100%，故答案為：66.7%（或）

7cV

125a

×100%；
（3）酸性高錳酸鉀具有強氧化性，二氧化硫有還原性，所以酸性高錳酸鉀的作用是吸收并除去二氧化硫，
故答案為：吸收并除去SO₂；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，如果B中品紅溶液不褪色，C中澄清石灰水變渾濁，則證明含有二氧化碳，故答案為：B中品紅溶液不褪色，C中澄清石灰水變渾濁；
（5）空氣中含有水蒸氣，空氣中的水蒸氣能進入F裝置，也能使無水硫酸銅變藍色，所以不可靠，
故答案為：不可靠，空氣中的水蒸氣進入F裝置，也可使無水硫酸銅變藍色．

點評：本題考查了探究實驗，注意二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，所以不能用澄清石灰水鑒別無色氣體是二氧化碳還是二氧化硫，亞硫酸鋇易被氧化，為易錯點．