Question

（2010?武漢模擬）為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某小組進行了以下探究活動：
【探究一】稱取鐵釘（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⁺．若要確認其中是否含有Fe²⁺，應選擇加入的試劑為

d

（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672mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體4.66g．由此推知氣體Y中SO₂的體積分數為

66.7%

．
【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中還可能含有H₂和CO₂氣體．為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

（3）寫出產生CO₂的化學方程式

C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

（4）裝置A中試劑的作用是

除去混合氣體中的SO₂

裝置G的作用是

防止空氣中的水蒸氣進入裝置F

（5）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中石灰水變渾濁

．
（6）如果氣體Y中含有H₂，預計實驗現象應是

E中黑色固體變紅色，F中無水硫酸銅由白色變藍色

．

Answer 1

分析：（1）Fe²⁺具有還原性，可與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應；
（2）根據反應的方程式SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，利用關系式法解答；
（3）碳能和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，可用酸性高錳酸鉀除去，為避免空氣中水合二氧化碳進入F裝置，G裝置起到可吸收空氣中的水和二氧化碳的作用；
（5）確認氣體Y中含有CO₂，應完全排除二氧化硫的干擾，根據二氧化硫的漂白性解答；
（6）氫氣具有還原性，能還原性，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．

解答：解：（1）溶液為Fe³⁺和Fe²⁺離子的混合物，加入KSCN溶液和氯水、鐵粉和KSCN溶液、濃氨水都不能檢驗亞鐵離子的存在，亞鐵離子具有還原性，高錳酸鉀溶液呈紫色，具有氧化性，可與亞鐵離子在酸性條件下反應二褪色，故答案為：d；
（2）SO₂+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，
SO₂-----BaSO₄，
22.4L     233g
V         4.66g
V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的體積分數=

448mL

672mL

×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（3）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，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫具有還原性，可與酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，A裝置是除去混合氣體中的SO₂，為避免空氣中水合二氧化碳進入F裝置，G裝置起到可吸收空氣中的水和二氧化碳的作用，以減小實驗誤差，
故答案為：除去混合氣體中的SO₂；防止空氣中的水蒸氣進入裝置F；
（5）確認氣體Y中含有CO₂，應完全排除二氧化硫的干擾，當B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁，可說明含有CO₂，
故答案為：B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁；
（6）氫氣具有還原性，能還原性，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，
故答案為：E中黑色固體變紅色，F中無水硫酸銅由白色變藍色．

點評：本題考查了濃硫酸的性質、二氧化硫的性質、常見物質的檢驗等知識點，注意常溫下，鐵和冷的濃硫酸不是不反應，而是反應生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進一步反應，為易錯點．