Question

16．為探究鐵質(zhì)材料與熱濃硝酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組用碳素鋼（即鐵和碳的合金）進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
【探究一】
（1）常溫下，工業(yè)上可用鐵質(zhì)容器盛放冷的濃硫酸，其原因是鐵釘表面被鈍化
（2）稱取碳素鋼6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到混合氣體Y．
①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺之外還可能含有Fe²⁺．產(chǎn)生Fe²⁺的離子反應(yīng)方程為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，檢驗(yàn)是否有Fe²⁺應(yīng)選用下列D（選填序號(hào)）試劑．
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(xué)取560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，可以發(fā)生：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄反應(yīng)，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)正確操作后得干燥固體4.66g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為80%．
【探究二】
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的分析，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有Q₁和Q₂兩種氣體，其中Q₁是相對(duì)分子質(zhì)量最小的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.0893g•L^-1，Q₂是空氣的成份之一，為此設(shè)計(jì)可下列探究實(shí)驗(yàn)裝置（圖中夾持儀器省略，假設(shè)有關(guān)氣體完全反應(yīng)）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡；
（4）用化學(xué)方程式表示Y氣體中的Q₂氣體是如何生成的：C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（5）為確認(rèn)Q₂的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于C（選填序號(hào)）
a．A之前　　　　　　　b．A-B間　　　　　　　　c．B-C間　　　　　　　d．C-D間．

Answer 1

分析 （1）鐵在冷的濃硫酸中發(fā)生鈍化，表面形成致密的氧化膜；
（2）亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色；根據(jù)硫酸鋇與二氧化硫的關(guān)系式計(jì)算二氧化硫的體積，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)公式計(jì)算；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，據(jù)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(yīng)生成二氧化碳；
（5）用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，首先要排除二氧化硫的干擾．

解答 解：（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步的反應(yīng)，即發(fā)生鈍化現(xiàn)象，所以反應(yīng)片刻后取出觀察，鐵釘表面無(wú)明顯變化，故答案為：鐵釘表面被鈍化；
（2）①金屬鐵可以和鐵離子之間反應(yīng)生成亞鐵離子2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，金屬鐵可以和酸之間反應(yīng)生成亞鐵離子Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，亞鐵離子具有還原性，而酸性高錳酸鉀有氧化性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)使高錳酸鉀溶液褪色，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（或Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑）；D；
②SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關(guān)系式為SO₂～BaSO₄，設(shè)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?jǐn)?shù)=$\frac{448mL}{560mL}$×100%=80%，
故答案為：80%；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，故答案為：檢驗(yàn)SO₂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(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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(yàn)二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應(yīng)放置在B和C之間，即在通入堿石灰之前檢驗(yàn)，故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了濃硫酸的性質(zhì)、二氧化硫的性質(zhì)、常見(jiàn)物質(zhì)的檢驗(yàn)等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重于考查學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，注意常溫下，鐵和冷的濃硫酸不是不反應(yīng)，而是反應(yīng)生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)．