Question

【題目】為研究鐵質(zhì)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(yè)上用鐵質(zhì)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，發(fā)生如下反應：

SO2+Br2+2H2O===2HBr +H2SO4 ，然后加入足量BaCl2溶液，經(jīng)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(shù)為_____________。

【探究二】

根據(jù)上述實驗中SO2體積分數(shù)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0.0893g·L-1。為此設(shè)計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略，假設(shè)有關(guān)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(xiàn)象應是____________________。

Answer 1

【答案】 鐵表面被鈍化 d 0.80 檢驗SO2是否除盡 C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2 H2O C D中的固體由黑變紅和E中固體由白變藍

【解析】（1）常溫下用鐵質(zhì)容器盛放濃硫酸是因為常溫下，鐵表面與濃硫酸發(fā)生鈍化，阻止了內(nèi)部金屬與酸的進一步反應；（2）①因為溶液中含有鐵離子，所以不能選擇KSCN溶液和氯水，鐵粉和KSCN溶液、氨水都不能鑒別亞鐵離子，所以選擇酸性高錳酸鉀溶液，使高錳酸鉀溶液褪色或顏色變淺，證明含有亞鐵離子，答案選d；②氣體Y中含有二氧化硫，可能含有二氧化碳等其他氣體，二氧化碳不與氯化鋇溶液反應，所以二氧化硫與溴水發(fā)生氧化反應生成硫酸根離子，硫酸根離子與鋇離子反應生成硫酸鋇白色沉淀，離子方程式是SO2＋Br2+2 H2O＝SO42-＋2Br-+4H+ 、SO42- ＋Ba 2+＝BaSO4↓，硫酸鋇的物質(zhì)的量是4.66g÷233g/mol＝0.02mol，根據(jù)硫原子守恒可知SO2是0.02mol，標準狀況下的體積是448mL，因此氣體Y中SO2的體積分數(shù)為448mL/560mL×100%＝80%；（3）根據(jù)Q1氣體的密度計算其摩爾質(zhì)量是0.0893g·L-1×22.4L/mol＝2.000g/mol，該氣體為氫氣；A中的高錳酸鉀溶液用于除去二氧化硫，則B的作用就是檢驗二氧化硫是否除盡；（4）碳素鋼中含有碳單質(zhì)，鐵與濃硫酸反應放熱，使碳與濃硫酸發(fā)生反應，生成二氧化碳，所以另一種氣體Q2可能是二氧化碳氣體，化學方程式是C+2H2SO4（濃）CO2↑+2SO2↑+2 H2O；（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，故選c；（6））氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質(zhì)，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。