Question

9．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸．為研究鐵質(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，其原因是常溫下濃硫酸使鐵鈍化．
（2）另稱取鐵釘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（選填序號(hào)）d．
a．KSCN溶液和氯水 b．NaOH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中還可能含有H₂和Q氣體．為此設(shè)計(jì)了下列探究實(shí)驗(yàn)裝置（圖中夾持儀器省略）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗(yàn)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）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+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中黑色粉末變紅，E中白色粉末變藍(lán)．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)濃硫酸的強(qiáng)氧化性解答；
（2）①二價(jià)鐵離子具有強(qiáng)的還原性，能夠使酸性的高錳酸鉀褪色，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檢驗(yàn)；
②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)；
（3）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；
（4）加熱條件下，C和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳；
（5）在確定不存在二氧化硫條件下，將氣體通入澄清石灰水檢驗(yàn)是否含有二氧化碳；
（6）氫氣具有還原性，能還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質(zhì)，同時(shí)生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)色．

解答 解：（1）濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性，常溫下遇到鐵發(fā)生鈍化，形成致密氧化膜阻止反應(yīng)進(jìn)行；
故答案為：常溫下濃硫酸使鐵鈍化；
（2）①a．溶液中含有三價(jià)鐵離子，遇到硫氰酸鉀顯紅色，對(duì)二價(jià)鐵離子檢驗(yàn)造成干擾，故a不選；
b．溶液中含有三價(jià)鐵離子，和NaOH反應(yīng)生成紅褐色沉淀，亞鐵離子和NaOH反應(yīng)生成白色沉淀，但不穩(wěn)定，立即轉(zhuǎn)化為黃綠色最終轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，所以無論是否含有亞鐵離子，加入濃氨水都產(chǎn)生紅褐色沉淀，故b不選；
c．亞鐵離子和濃氨水反應(yīng)生成白色沉淀，但不穩(wěn)定，立即轉(zhuǎn)化為黃綠色最終轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，鐵離子和濃氨水反應(yīng)生成紅褐色沉淀，所以無論是否含有亞鐵離子，加入濃氨水都產(chǎn)生紅褐色沉淀，故c不選；
d．二價(jià)鐵離子具有強(qiáng)的還原性，能夠使酸性的高錳酸鉀褪色，三價(jià)鐵離子不具有還原性，不能使高錳酸鉀褪色，所以可以用來檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子，故d選；
故選：d；
②SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，
n（混合氣體）=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，
SO₂ →BaSO₄
1mol     233g
n        2.33g
n=0.01mol；
則 SO2的體積分?jǐn)?shù)：$\frac{0.01}{0.015}$×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)SO₂是否除盡；
（4）加熱條件下，C和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，所以Q是二氧化碳，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）實(shí)驗(yàn)室用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，但二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁，要檢驗(yàn)二氧化碳應(yīng)該排除二氧化硫的干擾，所以在確定不存在二氧化硫條件下，將氣體通入澄清石灰水檢驗(yàn)是否含有二氧化碳，該檢驗(yàn)裝置應(yīng)該在B-C之間，
故選c；
（6）氫氣具有還原性，能還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質(zhì)，同時(shí)生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)色，這是檢驗(yàn)水的特征反應(yīng)，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍(lán)，則證明含有氫氣，
故答案為：D中黑色粉末變紅，E中白色粉末變藍(lán)．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查元素化合物知識(shí)，考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，熟悉相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)方法，題目難度中等．