Question

工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸．某學(xué)習(xí)小組為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，設(shè)計(jì)了以下探究活動(dòng)：稱取鐵釘（碳素鋼）6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液M并收集到氣體N．
（1）該小組通過認(rèn)真分析，認(rèn)為M溶液中既含有Fe³⁺，也可能含有Fe²⁺．若確認(rèn)溶液中有無Fe²⁺，應(yīng)加入的試劑是______（選填序號(hào)）．
a．KSCN溶液和氯水　　　　　　　　 b．鐵粉和KSCN溶液
c．NaOH溶液　　　　　　　　　　　 d．酸性KMnO₄溶液
（2）取320mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體N通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)過______、______（填操作名稱）、干燥后，得到固體2.33g．氣體N與溴水反應(yīng)的化學(xué)方程式為______，計(jì)算推知?dú)怏wN中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為______．
（3）該小組通過對(duì)鐵釘?shù)某煞趾蚐O₂體積分?jǐn)?shù)的分析，認(rèn)為氣體N中還可能含有H₂和另外一種氣體Q．你認(rèn)為Q應(yīng)該是______，理由是______（用化學(xué)方程式表示）．
（4）取一定量N，利用下列儀器設(shè)計(jì)一個(gè)能同時(shí)檢驗(yàn)N中含有H₂和氣體Q的裝置（夾持儀器、橡膠管和加熱裝置省略），儀器的連接順序是______（填字母），其中A的作用是______，B中試劑X的化學(xué)式是______．

Answer 1

解：（1）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，溶液中已經(jīng)有+3價(jià)鐵離子，選擇a會(huì)造成干擾，選b只能檢驗(yàn)溶液中含有+3價(jià)鐵離子，選c會(huì)造成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，只能選d，故答案為：d；
（2）SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化鋇會(huì)產(chǎn)生白色沉淀，可以先洗滌然后再過濾來獲得純凈的硫酸鋇沉淀，則n（混合氣體）=≈0.014mol，
SO₂ ～BaSO₄
1mol 233g
n 2.33g
n=0.01mol
則 SO₂的體積分?jǐn)?shù)：×100%≈70%，故答案為：過濾；洗滌；SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；70%；
（3）在反應(yīng)的過程中，碳單質(zhì)可以和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫等氣體，故答案為：CO₂；C+2H₂SO₄（濃）2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（4）推斷所的氣體中可能含有二氧化碳，結(jié)合圖中設(shè)計(jì)裝置的目的，可知檢驗(yàn)二氧化碳的方法是首先將二氧化硫除去→確認(rèn)二氧化硫已經(jīng)完全除去→澄清石灰水，對(duì)于氫氣的檢驗(yàn)則可通過與灼熱氧化銅的反應(yīng)現(xiàn)象和對(duì)產(chǎn)物水的驗(yàn)證來實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證氣體存在的順序?yàn)椋篠O₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實(shí)驗(yàn)中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾，順序?yàn)椋篈-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E），其中A酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去二氧化碳中的SO₂，B中試劑X的作用是除去二氧化硫，可以用Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂，
故答案為：A-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E）； 除去N中的SO₂；Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂．
分析：（1）實(shí)驗(yàn)室在檢驗(yàn)Fe²⁺時(shí)，可利用+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來檢驗(yàn)；
（2）生成的SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒，結(jié)合關(guān)系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的體積分?jǐn)?shù)；
（3）碳單質(zhì)和濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化碳和二氧化硫；
（4）根據(jù)二氧化碳和二氧化硫的性質(zhì)來檢驗(yàn)其存在，二氧化碳檢驗(yàn)之前要先把二氧化硫除凈．
點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查元素化合物知識(shí)、提出假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力和文字表達(dá)能力，開放性較強(qiáng)，題目難度較大．