Question

【題目】兩個(gè)化學(xué)興趣小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：

第一組：為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，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。甲同學(xué)取672 mL(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)操作后得到干燥固體4.66g。分析上述實(shí)驗(yàn)中SO2體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果。甲同學(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）。

(1)寫(xiě)出產(chǎn)生CO2的化學(xué)方程式_____________。

(2)裝置A中試劑的作用是______，反應(yīng)的離子方程式________。

(3)如果氣體Y中含有H2，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是____________。

(4)簡(jiǎn)述確認(rèn)氣體Y中含有CO2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象__________。

第二組：擬用下列裝置定量分析空氣中SO2的含量：

(5)KMnO4溶液中導(dǎo)管末端做成球狀多孔結(jié)構(gòu)的作用是________。

(6)該實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)知道的數(shù)據(jù)有氣體流速a L/min、酸性KMnO4溶液的體積b L，其濃度為c mol/L。若從氣體通入到紫色恰好褪去，用時(shí)5分鐘。則此次取樣處的空氣中二氧化硫含量為___g/L

Answer 1

【答案】C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 除去混合氣體中的SO2 5SO2＋2＋2H2O＝5＋2Mn2+＋4H+ E中固體由黑變紅和F中固體由白變藍(lán) B中品紅不褪色且C中澄清石灰水變渾濁 增大接觸面積，有利于SO2的充分吸收

【解析】

第一組：氣體Y中含有SO2，現(xiàn)欲探究氣體Y中還可能含有H2和CO2氣體，SO2和CO2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)，

則為排除SO2對(duì)CO2檢驗(yàn)的干擾，先將氣體Y通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液，從而除去SO2氣體，品紅溶液用于檢驗(yàn)SO2是否除盡，澄清石灰水用于檢驗(yàn)是否含有CO2氣體，D裝置用于干燥氣體，同時(shí)會(huì)吸收未反應(yīng)完的CO2氣體，E、F用于檢驗(yàn)氫氣，G裝置可防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入F中干擾實(shí)驗(yàn)，據(jù)此分析解答。

第二組：通入空氣體積5a L，反應(yīng)的KMnO4物質(zhì)的量為bc mol，根據(jù)KMnO4物質(zhì)的量運(yùn)用方程式計(jì)算空氣中二氧化硫的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算空氣中二氧化硫含量。

(1)鐵釘(碳素鋼)中含有碳單質(zhì)，其與濃硫酸在加熱的條件下可反應(yīng)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化碳和水，化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；

(2)由上述分析知，裝置A中酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去混合氣體中的SO2，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，SO2被氧化為，被還原為Mn2+，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒配平該反應(yīng)的離子方程式為5SO2＋2＋2H2O＝5＋2Mn2+＋4H+；

(3)裝置E、F用于檢驗(yàn)氫氣，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(shí)生成水，水能使無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，這是檢驗(yàn)水的特征反應(yīng)，則如果氣體Y中含有H2，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是E中固體由黑變紅、F中固體由白變藍(lán)；

(4)確認(rèn)氣體Y中含有CO2，應(yīng)完全排除SO2的干擾，當(dāng)B中品紅溶液不褪色，C中澄清石灰水變渾濁，可說(shuō)明含有CO2；

(5)KMnO4溶液中導(dǎo)管末端做成球狀多孔結(jié)構(gòu)的作用是增大接觸面積，有利于SO2的充分吸收；

(6)通入空氣的體積為a L/min×5min=5a L，KMnO4物質(zhì)的量為b L×c mol/L=bc mol，根據(jù)5SO2＋2＋2H2O＝5＋2Mn2+＋4H+可得5SO2~2,則n(SO2)=，m(SO2)=，此次取樣處的空氣中二氧化硫含量為。