Question

（2010?武漢模擬）為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
【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(yīng)后得到溶液X，并收集到氣體Y．
（1）甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．若要確認(rèn)其中是否含有Fe²⁺，應(yīng)選擇加入的試劑為

d

（選填序號(hào)）
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672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)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

66.7%

．
【探究二】分析上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H₂和CO₂氣體．為此設(shè)計(jì)了下列探究實(shí)驗(yàn)裝置（圖中夾持儀器省略）．

（3）寫出產(chǎn)生CO₂的化學(xué)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(jìn)入裝置F

（5）簡(jiǎn)述確認(rèn)氣體Y中含有CO₂的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是

E中黑色固體變紅色，F(xiàn)中無水硫酸銅由白色變藍(lán)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(yīng)；
（2）根據(jù)反應(yīng)的方程式SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，利用關(guān)系式法解答；
（3）碳能和濃硫酸反應(yīng)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(jìn)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(rèn)氣體Y中含有CO₂，應(yīng)完全排除二氧化硫的干擾，根據(jù)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(zhì)，同時(shí)生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)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(yàn)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(yīng)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(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)=

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(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)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(yīng)，所以要檢驗(yàn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)入裝置F；
（5）確認(rèn)氣體Y中含有CO₂，應(yīng)完全排除二氧化硫的干擾，當(dāng)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(zhì)，同時(shí)生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)色，這是檢驗(yàn)水的特征反應(yīng)，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍(lán)，則證明含有氫氣，
故答案為：E中黑色固體變紅色，F(xiàn)中無水硫酸銅由白色變藍(lán)色．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了濃硫酸的性質(zhì)、二氧化硫的性質(zhì)、常見物質(zhì)的檢驗(yàn)等知識(shí)點(diǎn)，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)．