Question

7．為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組用碳素鋼（即鐵和碳的合金）進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
[探究一]（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(wú)明顯變化，其原因是鐵釘表面被鈍化．
（2）稱取碳素鋼6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到混合氣體Y．
①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺之外還可能含有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560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄反應(yīng)，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體4.66g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為80%．
[探究二]根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的分析，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有Q₁和Q₂兩種氣體，其中Q₁氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.0893g•L^-1．為此設(shè)計(jì)了下列探究實(shí)驗(yàn)裝置（假設(shè)有關(guān)氣體完全反應(yīng)）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡．
（4）分析Y氣體中的Q₂氣體是如何生成的C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
（5）已知洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認(rèn)Q₂的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于C（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Q₁，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)．

Answer 1

分析 [探究一]（1）常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）①亞鐵離子具有還原性，能被強(qiáng)氧化劑氧化，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
②根據(jù)SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，所以4.66g沉淀是BaSO₄，根據(jù)S原子守恒得n（SO₂）=n（BaSO₄），進(jìn)而計(jì)算SO₂的體積分?jǐn)?shù)；
[探究二]Q₁氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.0893g•L^-1．則其摩爾質(zhì)量為22.4L/mol×0.0893g•L^-1=2g mol/L，故Q₁為氫氣，Q₂氣體為CO₂，因?yàn)樘寂c濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫與二氧化碳．
二氧化硫會(huì)影響二氧化碳的檢驗(yàn)，故應(yīng)先除去二氧化硫再檢驗(yàn)二氧化碳，由裝置圖可知，用酸性高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認(rèn)CO₂的存在，應(yīng)在B-C之間，C中堿石灰干燥氣體，D中氫氣與CuO發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu與水，E中無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)生成水，F(xiàn)中堿石灰吸收水蒸氣，防止空氣中水蒸氣加入E中．

解答 解：[探究一]（1）常溫下，鐵和濃硫酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進(jìn)一步被氧化，該現(xiàn)象為鈍化現(xiàn)象，所以將鐵釘放入濃硫酸片刻無(wú)明顯變化的原因是鐵釘表面被鈍化，
故答案為：鐵釘表面被鈍化；
（2）①A．氯水能將亞鐵離子氧化為鐵離子，但溶液中原有的鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)導(dǎo)致溶液呈血紅色，但不能確定原來(lái)溶液中一定含有亞鐵離子，故錯(cuò)誤；
B．鐵粉和鐵離子、酸反應(yīng)生成亞鐵離子，不能確定原來(lái)溶液中是否含有亞鐵離子，故錯(cuò)誤；
C．．濃氨水和亞鐵離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵能被氧化生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，不能確定溶液中一定含有亞鐵離子，故錯(cuò)誤；
D．亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子，故正確；
故選：D；　
②根據(jù)SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，所以4.66g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，根據(jù)S原子守恒得根據(jù)S原子守恒得n（SO₂）=n（BaSO₄）=0.02mol，標(biāo)況下二氧化硫體積=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，二氧化硫體積分?jǐn)?shù)=$\frac{448mL}{560mL}$=680%，
故答案為：80%；
[探究二]Q₁氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.0893g•L^-1．則其摩爾質(zhì)量為22.4L/mol×0.0893g•L^-1=2g mol/L，故Q₁為氫氣，Q₂氣體為CO₂，因?yàn)樘寂c濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫與二氧化碳．
二氧化硫會(huì)影響二氧化碳的檢驗(yàn)，故應(yīng)先除去二氧化硫再檢驗(yàn)二氧化碳，由裝置圖可知，用酸性高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認(rèn)CO₂的存在，應(yīng)在B-C之間，C中堿石灰干燥氣體，D中氫氣與CuO發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu與水，E中無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)生成水，F(xiàn)中堿石灰吸收水蒸氣，防止空氣中水蒸氣加入E中．
（3）品紅溶液能的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡，故答案為：檢驗(yàn)SO₂是否除盡；
（4）生成二氧化碳的方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應(yīng)該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗(yàn)二氧化碳，故選：C；
（6）氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，所以如果Y中含有氫氣，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)，
故答案為：D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究物質(zhì)組成及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理及每個(gè)裝置可能發(fā)生的反應(yīng)及其作用為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>