Question

（16分）某研究性學(xué)習(xí)小組為研究鐵粉與濃硫酸反應(yīng)所生成氣體的成份并測定各氣體的含量，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：【實(shí)驗(yàn)推測】足量的鐵粉與濃硫酸反應(yīng)能生成SO2和H2兩種氣體。

（1）該小組作出此推測的理由是： 。

【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】a．供選擇的藥品：鐵粉、濃硫酸、氧化銅粉末、0.2 mol/L的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.1 mol/L的酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液、酸堿指示劑。

b．實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)及組裝(加熱及夾持裝置均已略去)

【實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)處理】

（2）B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為： 。

（3）實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間的N2，其目的是 。

（4）B、C、D中所盛試劑均足量，則證實(shí)生成的氣體中同時(shí)存在SO2和H2的現(xiàn)象是

。

（5）A中反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通N2使A中生成的氣體全部趕出，待B、D中反應(yīng)完全后，先后三次取用B中反應(yīng)后的溶液于錐形瓶中，每次取用25 mL，用H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定。

①H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液與酸性KMnO4溶液反應(yīng)的離子方程式如下，請將該方程式完成并配平。

( )H2C2O4+( )MnO4- +( )H+ ＝( )Mn2+ +( ) H2O+( ) ( )

②反應(yīng)完全的現(xiàn)象是 。

③重復(fù)測定兩次，平均每次耗用H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液15.63 mL，則鐵與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的SO2氣體

的物質(zhì)的量為 ；經(jīng)稱量，實(shí)驗(yàn)前后裝置D的質(zhì)量減少0.8 g，則產(chǎn)生的氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)為 。

 

Answer 1

（16分） （1）在加熱的條件下濃硫酸與Fe反應(yīng)生成SO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸濃度變稀，與Fe反應(yīng)生成H2

（2） 5SO2+2MnO4-+2H2O＝5SO42-+2Mn2++4H+

（3） 排除裝置中的空氣，防止H2與空氣混合受熱發(fā)生爆炸。

（4） B瓶中溶液紫紅色變淺說明生成了SO2，D中黑色粉末變紅說明生成了H2。(答對一種得1分)

（5） ①5、2、6、2、8、10CO2

②滴入最后一滴H2C2O4溶液時(shí)KMnO4溶液的紫紅色褪去且半分鐘之內(nèi)不恢復(fù)。

③0.025 mol， 33.3%

【解析】

試題分析：（1）在加熱的條件下濃硫酸與Fe反應(yīng)生成SO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸濃度變稀，與Fe反應(yīng)生成H2，所以足量的鐵與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可能是二者的混合氣體；

（2）B中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化硫與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，離子方程式為5SO2+2MnO4-+2H2O＝5SO42-+2Mn2++4H+

（3）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氫氣與空氣混合易發(fā)生爆炸，所以實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間的N2，目的是排除裝置中的空氣，防止H2與空氣混合受熱發(fā)生爆炸。

（4）二氧化硫與酸性高錳酸鉀反應(yīng)，使溶液顏色變淺或褪色，氫氣還原氧化銅有Cu生成，使黑色固體變紅，所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B瓶中溶液紫紅色變淺說明生成了SO2，D中黑色粉末變紅說明生成了H2。

（5）①H2C2O4中的C元素是+3價(jià)，產(chǎn)物應(yīng)升高到+4價(jià)，所以空白處的產(chǎn)物是CO2，升高2價(jià)，MnO4-中的Mn是+7價(jià)，產(chǎn)物中的Mn是+2價(jià)，降低5價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，可知H2C2O4的系數(shù)是5，MnO4-,的系數(shù)是2，從而CO2的系數(shù)是10，Mn2+,的系數(shù)是2，再根據(jù)電荷守恒配平H+的系數(shù)是6，最后根據(jù)質(zhì)量守恒配平H2O的系數(shù)是8；

②高錳酸鉀溶液為紫色溶液，當(dāng)反應(yīng)完全時(shí)滴入最后一滴H2C2O4溶液，KMnO4溶液的紫色褪去且半分鐘之內(nèi)不恢復(fù)；

③實(shí)驗(yàn)中消耗H2C2O4的物質(zhì)的量是0.2 mol/L×15.63×10-3L=3.126×10-3mol，則反應(yīng)后B溶液中的高錳酸鉀的物質(zhì)的量是3.126×10-3mol×2/5×8=0.01mol，所以用于和二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量是0.1mol/L×0.2L-0.01mol=0.01mol,則B中吸收二氧化硫的物質(zhì)的量是0.01mol×5/2=0.025mol；

根據(jù)D中的固體的質(zhì)量的減少值，可計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量。

CuO+H2=Cu+H2O， 固體質(zhì)量減少

1mol 16g

n 0.8g

解得n=0.05mol,

所以混合氣體中有0.025mol的SO2和0.05mol的H2，實(shí)驗(yàn)后二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)也是物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是0.025/(0.025+0.05) ×100%=33.3%.

考點(diǎn)：考查鐵與濃硫酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，氣體的檢驗(yàn)，氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，離子方程式的書寫與配平，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷，對實(shí)驗(yàn)的分析