Question

為研究盛裝濃硫酸的鐵質(zhì)材料（碳素鋼）與濃硫酸的反應(yīng)，某學習小組進行了以下探究活動：
【實驗】
取一鐵釘放入一定體積濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y．
①甲同學認為x中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．若要確認其中的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：KMn0₄溶液
②為分析氣體成分，乙同學取448mL（標準狀況）氣體Y通人足量溴水中，發(fā)生的反應(yīng)式為：Br₂+SO₂+2H₂0═2HBr+H₂S0₄，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當操作后得干燥固體2.33g
【提出猜想】
分析上述實驗中SO₂的體積分數(shù)的結(jié)果，同學們認為Y中還可能含有其它氣體并作如下猜測：
猜想一：Y氣體中可能含有H₂；
猜想二：

 

猜想三：

 

【設(shè)計實驗，驗證猜想】
為驗證以上猜想，同學們準備用下列如圖裝置設(shè)計探究實驗（裝置可重復使用，夾持儀器省略）．

（1）實驗裝置連接次序為A→

 

→

 

→F

 

→

 

→F
（2）裝置B中試劑作用是

 

．
（3）猜想一的理由是

 

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

 

．

Answer 1

分析：實驗：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)，據(jù)此可以具有亞鐵離子；
【提出猜想】：用于濃硫酸能夠與碳單質(zhì)反應(yīng)，所以混合氣體中可能含有二氧化碳；濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸與鐵反應(yīng)生成氫氣，據(jù)此完成假設(shè)；
（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：實驗：①亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，溶液中已經(jīng)有Fe³⁺，選擇a會造成干擾，選b只能檢驗溶液中含有+3價鐵離子，選c會造成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，只能選d，
故答案為：d；
【提出猜想】碳素鋼中含有碳元素，碳能夠與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化碳，所以混合氣體中可能含有二氧化碳氣體；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，所以可能情況有如下三種：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：Y氣體中可能含有CO₂；Y氣體中可能含有H₂和CO₂ ；
（1）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A→B→C→F→E→D，
故答案為：B；C；E；D；
（2）CO₂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色晶體，
故答案為：E中固體由黑變紅，D中固體由白變藍色．

點評：本題考查濃硫酸的性質(zhì)、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．