Question

【題目】為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，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）將已去除表面氧化物的鐵釘(碳素鋼-含雜質(zhì)碳)放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是____________________________________________________。

（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甲同學認為X中除Fe3+之外還可能含有Fe2+。若要確認其中的Fe2+，應(yīng)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SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4反應(yīng)，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)的方法為_________________________________。

探究二：根據(jù)上述實驗中SO2體積分數(shù)（80%）的分析，丙同學認為氣體Y中還可能含有氫氣和二氧化碳兩種氣體，為此設(shè)計了下列探究實驗裝置(假設(shè)有關(guān)氣體完全反應(yīng))

（3）裝置B中試劑的作用是_______________________________________；

（4）分析Y氣體中的CO2氣體是如何生成的______(用化學方程式表示)。

（5）已知洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認CO2的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于____________(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H2，預(yù)計實驗現(xiàn)象應(yīng)是_______________________。

Answer 1

【答案】 鐵在冷的濃硫酸中鈍化，表面生成致密氧化膜 D 根據(jù)沉淀的量計算出二氧化硫的量再計算出體積分數(shù) 確認二氧化硫已經(jīng)除盡 C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O C D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍

【解析】（1）鐵在冷的濃硫酸中鈍化，表面形成一層致密的氧化物薄膜，阻止了鐵與銅離子間的置換反應(yīng)發(fā)生； 正確答案：鐵在冷的濃硫酸中鈍化，表面生成致密氧化膜。

（2）①檢驗Fe3+中是否含有Fe2+，加入KSCN溶液，F(xiàn)e3+與SCN-反應(yīng)使溶液變紅，無法檢驗Fe2+是否存在，A錯誤；加入鐵粉，把Fe3+還原為Fe2+，而Fe2+與KSCN溶液沒有現(xiàn)象出現(xiàn)，不能檢驗Fe2+，B錯誤；加入濃氨水，生成氫氧化鐵紅褐色沉淀干擾了亞鐵離子產(chǎn)生的沉淀，無法確定是否存在Fe2+，C錯誤；加入酸性KMnO4溶液，把Fe2+氧化為Fe3+，酸性KMnO4溶液紫色褪去，而酸性KMnO4溶液不能氧化Fe3+，方法可取，D正確；正確選項D。

②已知SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4反應(yīng)，硫酸與BaCl2溶液反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀4.66g，即0.02mol；根據(jù)硫原子守恒規(guī)律n(BaSO2)=n(H2SO4)= n(SO2)=0.02 mol,混合氣體共有560mL(標準狀況)即0.025 mol，氣體Y中SO2的體積分數(shù)0.02/0.025×100%=80%；綜上可以根據(jù)沉淀的量計算出二氧化硫的量再計算出體積分數(shù)；正確答案：根據(jù)沉淀的量計算出二氧化硫的量再計算出體積分數(shù)。

（3）酸性高錳酸鉀溶液氧化SO2氣體，目的要除去SO2氣體，而裝置B中的品紅溶液是檢驗SO2氣體是否除盡；正確答案：確認二氧化硫已經(jīng)除盡。

（4）碳素鋼中含有雜質(zhì)碳，它與濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水；化學方程式：C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O；正確答案：C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O。

（5）SO2氣體除盡后，應(yīng)在B-C間加入盛裝澄清石灰水的洗氣瓶M，如果石灰水變渾濁，證明有CO2的存在；然后把氣體通過堿石灰的干燥管進行干燥，進行氫氣檢驗實驗；正確答案：C。

（6）SO2氣體除盡后，應(yīng)在B-C間加入盛裝澄清石灰水的洗氣瓶M，如果石灰水變渾濁，證明有CO2的存在；然后把氣體通過堿石灰的干燥管進行干燥，氣體進入裝置D中，利用氫氣的還原性還原氧化銅，黑色固體變成紅色，無水硫酸銅變?yōu)樗{色，說明確實有氫氣存在；正確答案：D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍。