Question

【題目】為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組用碳素鋼(即含C元素0.03%~2.0%鐵合金)進行了以下探究活動：

[探究一]

（1）將已去除表面氧化物的鐵釘放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是____。

（2）取碳素鋼6.0 g于15.0 mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到混合氣體Y。

①甲同學認為X中除Fe3＋外還可能有Fe2＋。若要確認其中的Fe2＋，應選用____。

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乙同學取560 mL(標準狀況)氣體Y通入足量溴水中，發生SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4反應，然后加入足量BaCl2溶液，經適當操作后得干燥固體4.66 g。由此推知氣體Y中SO2的體積分數為________。

[探究二]根據上述實驗中SO2體積分數的分析，丙同學認為氣體Y中還可能含有Q1和Q2兩種氣體，其中Q1氣體，在標準狀況下，密度為0.089 3 g·L－1。為此設計了下列探究實驗裝置(假設有關氣體完全反應)。

（3）裝置B中試劑的作用是________________________。

（4）分析Y氣體中的Q2氣體是如何生成的______________(用化學方程式表示)。

（5）已知洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認Q2的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于________(填序號)。

A．A之前 B．A—B間 C．B—C間 D．C—D間

（6）如果氣體Y中含有Q1，預計實驗現象應是____________________。

Answer 1

【答案】（1）鐵被鈍化

（2）①D ②0.80

（3）檢驗SO2是否除盡

（4）C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

（5）C

（6）D中的固體由黑變紅、E中的固體由白變藍（每個要點給1分）

【解析】

試題分析：：（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發生氧化還原反應，在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進一步的反應，即發生鈍化現象，所以反應片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化；

（2）①亞鐵離子具有還原性，而酸性高錳酸鉀有氧化性，發生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，鐵離子和亞鐵離子同時存在時，應該用酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，答案選D。

②SO2+Br2+2H2O＝2HBr+H2SO4，H2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2HCl，所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關系式為SO2～BaSO4，設二氧化硫的體積為V，則

SO2～～～BaSO4

22.4L 233g

V 4.66g

則：V＝22.4L×4.66g/233g=0.448L，所以二氧化硫的體積分數為：0.448L/0.56L×100%=80%；

（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡；

（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳能和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為：C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；

（5）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應放置在B和C之間，即在通入堿石灰之前檢驗，答案選C。

（6）M是密度最小的氣體，所以M是氫氣，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，這是檢驗水的特征反應，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍，則證明含有氫氣。