Question

2．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸．為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
（1）將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）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(wú)明顯變化，其原因是Fe表面發(fā)生了鈍化，生成了一層氧化物膜．
（2）另取鐵釘放入濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液X并收集到SO₂氣體．
甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺，若要確認(rèn)其中有Fe²⁺，應(yīng)選用b（選填序號(hào)）．
a．KSCN溶液和氯水　　b．酸性KMnO₄溶液　　c．濃氨水　d．NaOH溶液
乙同學(xué)認(rèn)為Y氣體（即SO₂）氣體中中還可能含有H₂和Q氣體．
為此設(shè)計(jì)了探究實(shí)驗(yàn)裝置（圖中持儀器省略）．
（3）裝置F中試劑的作用是防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入E中干擾實(shí)驗(yàn)的測(cè)定．
（4）認(rèn)為氣體Y中含有Q的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
（5）為確認(rèn)Q的存在，需要裝置中添加M于d（選填序號(hào)）．
a．A之前 b．A-B間 c．C-D間 d．B-C間．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵易和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，從而阻止進(jìn)一步反應(yīng)；
（2）亞鐵離子具有還原性，能被強(qiáng)氧化劑氧化，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（3）空氣中含有水蒸氣，干擾實(shí)驗(yàn)；
（4）加熱條件下，C和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳；
（5）在確定不存在二氧化硫條件下，將氣體通入澄清石灰水檢驗(yàn)是否含有二氧化碳．

解答 解：（1）常溫下，F(xiàn)e易和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成致密的氧化物薄膜而阻止進(jìn)一步被氧化，該現(xiàn)象為鈍化現(xiàn)象，所以放入濃硫酸后的碳素鋼加入硫酸銅溶液中無(wú)變化，說(shuō)明Fe表面發(fā)生了鈍化，生成了一層氧化物膜，
故答案為：Fe表面發(fā)生了鈍化，生成了一層氧化物膜；
（2）a．KSCN溶液和氯水能將亞鐵離子氧化為鐵離子，不加氯水時(shí)，原溶液中滴加KSCN溶液會(huì)產(chǎn)生血紅色，所以不能確定鐵離子是亞鐵離子轉(zhuǎn)化而得還是原來(lái)溶液中存在的，故錯(cuò)誤；
b．鐵離子不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化、亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以根據(jù)酸性KMnO₄溶液是否褪色確定是否含有亞鐵離子，故正確；
c．亞鐵離子和濃氨水反應(yīng)生成白色沉淀，但不穩(wěn)定，立即轉(zhuǎn)化為黃綠色最終轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，鐵離子和濃氨水反應(yīng)生成紅褐色沉淀，所以無(wú)論是否含有亞鐵離子，加入濃氨水都產(chǎn)生紅褐色沉淀，故錯(cuò)誤；
d．亞鐵離子和NaOH反應(yīng)生成白色沉淀，但不穩(wěn)定，立即轉(zhuǎn)化為黃綠色最終轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，鐵離子和NaOH反應(yīng)生成紅褐色沉淀，所以無(wú)論是否含有亞鐵離子，加入濃氨水都產(chǎn)生紅褐色沉淀，故錯(cuò)誤；
故選b；
（3）氫氣還原氧化銅生成水蒸氣，用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣，空氣中含有水蒸氣，會(huì)干擾水蒸氣的檢驗(yàn)，所以F的作用是防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入E中干擾實(shí)驗(yàn)的測(cè)定，故答案為：防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入E中干擾實(shí)驗(yàn)的測(cè)定；
（4）加熱條件下，C和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，所以Q是二氧化碳，反應(yīng)方程式為C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（5）實(shí)驗(yàn)室用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，但二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁，要檢驗(yàn)二氧化碳應(yīng)該排除二氧化硫的干擾，所以在確定不存在二氧化硫條件下，將氣體通入澄清石灰水檢驗(yàn)是否含有二氧化碳，該檢驗(yàn)裝置應(yīng)該在B-C之間，故選d．

點(diǎn)評(píng) 本題考查以鐵和濃硫酸反應(yīng)為載體考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)檢驗(yàn)、離子檢驗(yàn)等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理及各個(gè)裝置作用是解本題關(guān)鍵，注意二氧化硫、二氧化碳、水蒸氣檢驗(yàn)先后順序，要排除外界因素的干擾，題目難度中等．