Question

4．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷的濃硫酸．為研究鐵質(zhì)材料與濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
【探究一】
（1）甲同學(xué)將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）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(wú)明顯變化，其原因是鐵表面被鈍化．
（2）甲同學(xué)另稱取鐵釘10.0g放入25.0mL濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y．甲同學(xué)認(rèn)為X中可能含有Fe³⁺也可能含有Fe²⁺．若要確認(rèn)此結(jié)論，應(yīng)用ad（選填序號(hào)）．
a．KSCN溶液    b．鐵粉和KSCN溶液     c．氨水    d．酸性KMnO₄溶液
（3）乙同學(xué)取448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，溴水褪色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：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2.33g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為50%．
【探究二】
分析乙同學(xué)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中除水蒸氣外還可能含有Z和W氣體．為此設(shè)計(jì)了如圖探究實(shí)驗(yàn)裝置（圖中夾持儀器省略）．

（4）裝置B中試劑的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡．
（5）丙同學(xué)認(rèn)為用如圖中的D、E、F裝置可證明氣體Y中還含有Z，則Z氣體為H₂（化學(xué)式），證明Z氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為黑色固體變紅，且無(wú)水硫酸銅變藍(lán)；F裝置的作用是防止空氣中水進(jìn)入到E
（6）認(rèn)為氣體Y中還含有W的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．為確認(rèn)W的存在，需在裝置中添加M于c（選填序號(hào)）．
a．A之前      b．A-B間       c．B-C間       d．C-D間．

Answer 1

分析 （1）鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強(qiáng)的氧化性能使鐵釘鈍化；
（2）檢驗(yàn)Fe³⁺，可以選用硫氰化鉀溶液，檢驗(yàn)Fe²⁺，可利用+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來(lái)檢驗(yàn)；
（3）生成的SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒，結(jié)合關(guān)系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的體積分?jǐn)?shù)；
（4）二氧化硫能使品紅溶液褪色，從而檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡；
（5）根據(jù)裝置D、E中的藥品及鐵與稀硫酸反應(yīng)會(huì)生成氫氣分析；當(dāng)氧化銅變成紅色、無(wú)水硫酸銅變藍(lán)則證明存在氫氣；空氣中水分加入裝置E，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)中對(duì)水的測(cè)定；
（6）鐵釘中含有碳元素，碳與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫氣體；二氧化碳能夠被堿石灰吸收，所以應(yīng)該放在品紅溶液之后、堿石灰之前的位置．

解答 解：（1）鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強(qiáng)的氧化性能使鐵釘鈍化阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，故答案為：鐵表面被鈍化；
（2）鐵離子與硫氰根離子反應(yīng)生成紅色的硫氰化鉀，則檢驗(yàn)Fe³⁺可以選用硫氰化鉀溶液；+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，則具有亞鐵離子可以用酸性高錳酸鉀溶液，所以ad正確，故答案為：ad；
（3）SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)方程式為：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；
n（混合氣體）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，
SO₂→BaSO₄
1mol   233g
n      2.33g
n=$\frac{1mol×2.33g}{233g}$=0.01mol，
相同條件下氣體得到體積之比等于物質(zhì)的量之比，則混合氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.01mol}{0.02mol}$×100%=50%，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；50%；
（4）A除去二氧化硫，二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以B可以檢驗(yàn)A中是否完全除去二氧化硫，故答案為：檢驗(yàn)SO₂是否除盡；
（5）稀硫酸與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，D、E、F裝置可以證明的Z為氫氣；氫氣還原氧化銅會(huì)生成水蒸氣能使白色的硫酸銅粉末變藍(lán)色，同時(shí)有紅色的銅單質(zhì)生成，若黑色固體變紅，且無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，則證明混合氣體中含有氫氣；裝置E用于檢驗(yàn)是否有水生成，空氣中的水分干擾該實(shí)驗(yàn)，所以裝置F的作用是防止空氣中水進(jìn)入到E，
故答案為：H₂；黑色固體變紅，且無(wú)水硫酸銅變藍(lán)；防止空氣中水進(jìn)入到E；    
（6）在加熱時(shí)，鐵釘中不僅鐵和濃硫酸反應(yīng)，碳也和濃硫酸反應(yīng)生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
W為二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，影響了對(duì)二氧化碳的測(cè)定；又由于二氧化碳能夠被堿石灰吸收，所以裝置M應(yīng)該放在品紅溶液之后、堿石灰之前的位置，即B-C間，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；c．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查元素化合物知識(shí)、提出假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力和文字表達(dá)能力，題目難度中等，試題開(kāi)放性較強(qiáng)，涉及濃硫酸的強(qiáng)氧化性，C、S與Fe及其化合物的性質(zhì)，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>