Question

為研究盛裝濃硫酸的鐵質(zhì)材料（碳素鋼）與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進行了以下探究活動：稱取鐵釘5.6g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應(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(xué)取448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生的反應(yīng)式為：Br₂+SO₂+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2.33g．由此推知氣體Y中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為

 

．
分析上述實驗中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，同學(xué)們認(rèn)為氣體Y中還可能含量有其它氣體并作如下猜想：
猜想一：Y氣體中可能含有H₂；
猜想二：

 

；
猜想三：

 

．
為驗證以上猜想，同學(xué)們準(zhǔn)備用下列裝置設(shè)計探究實驗（裝置可重復(fù)使用，夾持儀器省略）．

①實驗裝置的連接順序為A→

 

→

 

→F→

 

→

 

→F（填字母）．
②裝置B中試劑的作用是

 

．
③猜想一的理由是

 

（用化學(xué)方程式表示）．
④）如果猜想一成立，預(yù)計實驗現(xiàn)象應(yīng)該是

 

．

Answer 1

分析：①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)；
②SO₂氣體通入足量溴水中，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，后向所得溶液中加入足量BaCl₂溶液，生成硫酸鋇沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后可知SO₂氣體的量，計算二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；
分析上述實驗中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，鐵和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，隨反應(yīng)進行硫酸濃度減小變?yōu)橄×蛩岷箬F和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，作如下猜想：
猜想一：Y氣體中可能含有H₂；
猜想二：Y氣體中可能含有CO₂；
猜想三：Y氣體中可能含有H₂和CO₂ ；
①驗證氣體存在的順序為：SO₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實驗中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾；
②檢驗CO₂氣體的存在應(yīng)先除去SO₂氣體并檢驗是否除盡；
③氣體中如含有H₂，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
④含有H₂，與CuO在加熱條件下反應(yīng)生成銅和水，以此來判斷反應(yīng)現(xiàn)象．

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；
②SO₂氣體通入足量溴水中，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，后向所得溶液中加入足量BaCl₂溶液，生成硫酸鋇沉淀，反應(yīng)為Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后可知SO₂氣體的量，n（SO₂）=n（BaSO₄）=

2.33g

233g/mol

=0.01mol，二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)=

0.01mol×22.4L/mol

0.448L

×100%=50%，
分析上述實驗中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，鐵和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，隨反應(yīng)進行硫酸濃度減小變?yōu)橄×蛩岷箬F和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，作如下猜想：
猜想一：Y氣體中可能含有H₂；
猜想二：Y氣體中可能含有CO₂；
猜想三：Y氣體中可能含有H₂和CO₂ ；
故答案為：50%；Y氣體中可能含有CO₂；Y氣體中可能含有H₂和CO₂ ；
①根據(jù)鐵釘（或碳素鋼）中含有碳元素，推斷所的氣體中可能含有二氧化碳，結(jié)合圖中設(shè)計裝置的目的，可知檢驗二氧化碳的方法是首先將二氧化硫除去→確認(rèn)二氧化硫已經(jīng)完全除去→澄清石灰水，對于氫氣的檢驗則可通過與灼熱氧化銅的反應(yīng)現(xiàn)象和對產(chǎn)物水的驗證來實現(xiàn)，驗證氣體存在的順序為：SO₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實驗中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾，即為B→C→F→E→D，
故答案為：B；C；E；D；
②CO₂氣體和SO₂氣體都能使澄清石灰水變渾濁，檢驗CO₂氣體的存在應(yīng)先除去SO₂氣體并檢驗是否除盡，故答案為：檢驗SO₂是否除盡；
③氣體中如含有H₂，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，故答案為：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
④含有H₂，與CuO在加熱條件下反應(yīng)生成銅和水，E中固體由黑色氧化銅生成紅色銅，D中無色硫酸銅吸水生成五水硫酸銅藍(lán)色晶體，
故答案為：E中固體由黑變紅，D中固體由白變藍(lán)色．

點評：本題考查常見氣體的檢驗，題目較為綜合，具有一定難度，做題時注意把握物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，特別是要排除其它物質(zhì)的干擾．