Question

【題目】【2016·西安一模】某化學興趣學習小組設計實驗探究金屬M與濃硫酸反應的氣體產物。

[提出假設] 假設1：氣體產物只有SO2； 假設2：_______________。

[實驗設計]為了探究金屬M與濃硫酸反應產物，設計如圖實驗裝置：一定量的濃硫酸與金屬M反應。

(1) 檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關閉分液漏斗的活塞，在H裝置后面連上一根導管，然后 ，則證明裝置的氣密性良好。

(2)若B瓶里品紅溶液褪色，E、F和G中都無明顯現象。反應后硫酸鹽中金屬顯＋2價。寫A中發生反應的化學方程式： ；

(3)若假設2正確，則可觀察到：F管中 ；G干燥管里 。

[實驗反思] 為了進一步探究金屬M成分和氣體組分，進行如下實驗：

稱取11．2g金屬M放入裝置A中，加入一定量的濃硫酸，反應結束后，B瓶里品紅溶液褪色，金屬沒有剩余，拆下G并稱重，G增重0．9g。

(4)為了觀察溶液顏色，實驗完畢后，需要稀釋燒瓶里溶液。稀釋燒瓶里溶液的操作方法： 。

(5)將稀釋后的溶液分裝甲、乙試管，向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去。如果燒瓶溶液中金屬離子濃度相等，則氣體成分及物質的量為 。試寫出燒瓶里發生反應的總化學方程式 。

Answer 1

【答案】假設2：氣體產物有SO2 和H2(2分)

(1) 將導氣管插入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，若導氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升；(2分)

(2) M＋2H2SO4(濃)MSO4 ＋SO2↑＋2H2O (2分)

(3)黑色粉末變成紅色；(1分)白色粉末變為藍色(1分)

(4) 先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌(2分)

(5) SO2：0.20mol ；H2：0.05mol(2分)

4Fe＋9H2SO4(濃) 2FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4SO2↑＋H2↑＋8H2O (2分)

【解析】當金屬過量時，且金屬較活潑則生成的氣體中可能含有氫氣，所以假設2為：氣體產物有SO2和H2 ；

(1)檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關閉分液漏斗的活塞，在H裝置后面連上一根導管，然后將導氣管插入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，若導氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升，則說明裝置的氣密性良好；

(2)反應后硫酸鹽中金屬顯+2價，類比銅與濃硫酸的反應，M與濃硫酸反應的化學方程式為：M+2H2SO4(濃)MSO4+SO2↑+2H2O；

(3)如果F管中黑色粉末變成紅色、G中白色的無水硫酸銅變成藍色，說明二氧化硫中混有氫氣，從而證明假設2正確；

(4)可以類比稀釋濃硫酸的方法進行操作，方法為：先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌；

(5)向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明金屬M為Fe；G增重0.9g，0.9g為水的質量，則氫氣的物質的量為：n(H2)=n(H2O)==0.05mol；1.2g鐵的物質的量為：n(Fe)==0.2mol；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去，說明溶液中含有亞鐵離子，燒瓶溶液中金屬離子濃度相等，則鐵離子和亞鐵離子的物質的量相等，n(Fe2+)=n(Fe3+)=0.1mol，根據電子守恒，生成二氧化硫的物質的量為：n(SO2)==0.20mol，鐵與硫酸反應的化學方程式為：4Fe+9H2SO4(濃)2FeSO4+Fe2(SO4)3+4SO2↑+H2↑+8H2O。