Question

15．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃酸．鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
（1）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，鐵釘表面無明顯變化，其原因是Fe表面發(fā)生了鈍化，生成了一層氧化物膜．
（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0ml．濃硫酸，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d選填序號(hào)）．
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336ml（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)操作后得干燥固體2.33g．由于此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為66.7%．
分析上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含量有H₂和Q氣體．為此設(shè)計(jì)了下列探究實(shí)驗(yàn)狀置（圖中夾持儀器省略）．

（3）裝置B中試劑的作用是驗(yàn)收二氧化硫是否除盡．
（4）認(rèn)為氣體Y中還含有Q的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
（5）為確認(rèn)Q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
（6）如果氣體Y中含有H₂，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是D中黑色變紅色，E中白色變藍(lán)色．

Answer 1

分析 （1）常溫條件下，鐵與濃硫酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象；
（2）根據(jù)亞鐵離子的性質(zhì)選取試劑，亞鐵離子有還原性，可用強(qiáng)氧化性的物質(zhì)檢驗(yàn)，且必須有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，從而檢驗(yàn)二氧化硫是否存在；
（4）根據(jù)鐵釘?shù)某煞址治觯�鐵釘中的鐵和碳在加熱條件下都能與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（5）根據(jù)二氧化硫和二氧化碳的性質(zhì)分析選擇位置；
（6）根據(jù)氫氣的性質(zhì)分析，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅而生成水，水能使白色的無水硫酸銅變藍(lán)．

解答 解：（1）鐵釘放入冷硫酸中，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：鐵釘表面被氧化；
（2）①亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀褪色，溶液中已經(jīng)有三價(jià)鐵離子，選擇a會(huì)造成干擾，b能檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子的存在，選c生成兩種沉淀，受氫氧化鐵沉淀顏色的影響無法分辨，
故選d；
②SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化鋇會(huì)產(chǎn)生白色沉淀，則n（混合氣體）=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol；
SO₂ ～BaSO₄
1mol 233g
n 2.33g
n=0.01mol
所以二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.01mol}{0.015mol}$×100%=66.7%，故答案為：66.7%；
（3）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)二氧化硫是否除盡；
（4）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{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O，故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（5）Q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，選擇a或b受二氧化硫的影響無法判斷二氧化碳的存在，選d時(shí)二氧化碳被堿石灰吸收，故選C；
（6）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，
故答案為：D中固體由黑色變紅和E中固體由白變藍(lán)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查以鐵和濃硫酸反應(yīng)為載體考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)檢驗(yàn)、離子檢驗(yàn)等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理及各個(gè)裝置作用是解本題關(guān)鍵，注意二氧化硫、二氧化碳、水蒸氣檢驗(yàn)先后順序，要排除外界因素的干擾，題目難度中等．