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(即鐵和碳的合金)進行了以下探究活動：

（探究一）(1)常溫下，工業上用鐵質容器盛放冷的濃硫酸，其原因是__________。

(2)稱取碳素鋼6.0g放入15.0mL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+之外還可能含有Fe2+。若要確認其中的Fe2+，應選用__________(選填序號)。

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560mL(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，由此可求算氣體Y中SO2的體積分數__________。

（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0.0893gL-1。為此設計了下列探究實驗裝置(圖中夾持儀器省略，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)為確認Q2的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于__________(選填序號)。

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】鐵表面被鈍化，阻止了內部金屬與酸的進一步反應 d 80% 檢驗SO2是否除盡 C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O c D中固體由黑色變紅色和E中固體由白色變藍色

【解析】

(1)常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發生鈍化現象；

(2)①亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色；

②氣體Y通入足量溴水中，發生SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4反應，根據硫酸鋇與二氧化硫的關系式計算二氧化硫的體積，再根據體積分數公式計算；

(3)二氧化硫能使品紅溶液褪色，據此判斷是否含有二氧化硫；

(4)碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳和濃硫酸反應生成二氧化碳；

(5)用澄清石灰水檢驗二氧化碳，首先要排除二氧化硫的干擾；

(6)Q1氣體，在標準狀況下，密度為0.0893gL-1，其摩爾質量為0.0893gL-1×22.4Lmol-1=2gmol-1，所以Q1是氫氣，氫氣檢驗還原性，能含有氧化銅同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍。

(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，故答案為：d；

②氣體Y通入足量溴水中，發生反應，SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl，離子方程式為：SO2+Cl2+2H2O=SO42-+2Cl-+4H+，SO42-+Ba2+=BaSO4↓，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，

V==0.448L=448mL，所以二氧化硫的體積分數=×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，故答案為：c；

(6)Q1氣體，在標準狀況下，密度為0.0893gL-1，其摩爾質量為0.0893gL-1×22.4Lmol-1=2gmol-1，所以Q1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。