Question

18．工業(yè)上常用鐵制容器盛裝冷的濃硫酸．為研究鐵制材料與熱的濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動．
【探究一】
（1）將已除去表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷的濃硫酸中，10min后投入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是鐵釘表面被鈍化．
（2）另稱取鐵釘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⁺，應選用d（填序號）．
a．KSCN溶液和新制氯水
b．鐵粉和KSCN溶液
c．濃氨水
d．酸性KMnO₄溶液
②乙同學取336mL（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(jīng)適當操作后，得2.33g干燥固體．由此推知氣體Y中SO₂的體積分數(shù)為66.7%．
【探究二】
分析上述實驗中所得SO₂的體積分數(shù)，丙同學認為氣體Y中還可能含有H₂和Q氣體．為此設(shè)計了如圖所示的探究實驗裝置（圖中夾持儀器已省略）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗SO₂是否除盡．
（4）認為氣體Y中還可能含有Q的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（用化學方程式表示）．
（5）為確認Q的存在，需添加裝置M于c（填序號）．
a．裝置A之前      b．裝置A、B間
c．裝置B、C間   d．裝置C、D間
（6）如果氣體Y中含有H₂，實驗現(xiàn)象應是裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色，裝置E中的無水硫酸銅變?yōu)樗{色．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）①亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
②根據(jù)SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，所以2.33g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據(jù)S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.01mol，標況下二氧化硫體積=0.01mol×22.4L/mol=224mL；
（3）品紅溶液能檢驗二氧化硫存在；
（4）Q為CO₂，是碳和濃硫酸加熱反應生成；
（5）碳和濃硫酸反應生成二氧化碳，所以Q為CO₂，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗二氧化碳；
（6）氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍色．

解答 解：（1）常溫下，鐵和濃硫酸反應生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進一步被氧化，該現(xiàn)象為鈍化現(xiàn)象，所以將鐵釘放入濃硫酸片刻無明顯變化的原因是鐵釘表面被鈍化，故答案為：鐵釘表面被鈍化；
（2）①a．氯水能將亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子和KSCN溶液反應導致溶液呈血紅色，但不能確定原來溶液中一定含有亞鐵離子，故a錯誤；                  
b．鐵粉和酸反應生成亞鐵離子，不能確定原來溶液中是否含有亞鐵離子，故b錯誤；
c．濃氨水和亞鐵離子反應生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵能被氧化生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，不能確定溶液中一定含有亞鐵離子，故c錯誤；                            
d．亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，故d正確；
故選d；　  
②根據(jù)SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，所以2.33g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據(jù)S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.01mol，標況下二氧化硫體積=0.01mol×22.4L/mol=224mL，二氧化硫體積分數(shù)=$\frac{224ml}{336ml}$×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（3）品紅溶液能檢驗二氧化硫存在，所以該裝置的作用是檢驗SO₂是否除盡，故答案為：檢驗SO₂是否除盡；         
（4）氣體Y中還可能含有Q的理由是碳和濃硫酸加熱反應生成，反應的化學方程式為：C+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）碳和濃硫酸反應生成二氧化碳，所以Q為CO₂，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗二氧化碳，故選c，
故答案為：c；
（6）氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，所以如果Y中含有氫氣，預計實驗現(xiàn)象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍，故答案為：裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色，裝置E中的無水硫酸銅變?yōu)樗{色．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案評價，為高頻考點，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，知道每個裝置可能發(fā)生的反應及其作用，難點是判斷堿石灰作用，題目難度中等．