Question

工業上常用鋁質容器盛裝冷濃酸．為研究鋁質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動：
[探究一]
（1）將鋁片放入氫氧化鈉溶液中以除去表面氧化膜，反應的離子方程式為

 

 

（2）將已去除表面氧化物的鋁片放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鋁片表面無明顯變化，其原因是

 

．
（3）另稱取鋁片6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應后收集到氣體X．甲同學取448ml（標準狀況）氣體X通入足量過氧化氫溶液中，然后再加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體2.33g，由于此推知氣體X中SO₂的體積分數為

 

．
[探究二]
分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，丙同學認為氣體X中還可能含量有H₂．為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

（1）丙同學認為還可能產生氫氣的理由是

 

．
（2）A中試劑可選用

 

a．高錳酸鉀溶液    b．品紅溶液     c．氫氧化鈉溶液     d．溴水
（3）B中加入的試劑可能是

 

，E的作用是

 

；
（4）可以證明氣體X中含有氫氣的實驗現象是：

 

．

Answer 1

分析：[探究一]
（1）鋁片表面氧化膜為氧化物，氧化鋁為兩性氧化物，能夠與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和水；
（2）常溫條件下，鋁與濃硫酸能產生鈍化現象；
（3）雙氧水將二氧化硫氧化成硫酸，2.33g白色沉淀為硫酸鋇，根據原子守恒計算出二氧化硫的物質的量，再計算出二氧化硫的體積分數；
[探究二]
（1）濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸與金屬鋁反應生成氫氣；
（2）根據實驗目的是檢驗二氧化硫中混有氫氣，所以裝置A的作用是將二氧化硫除去，據此進行判斷合理的試劑；
（3）利用氫氣的還原性檢驗混合氣體中含有氫氣，將氫氣通入裝置C前必須進行干燥，避免大試管炸裂；裝置E作用是防止空氣中的水分進入裝置D，避免干擾氫氣的檢驗；
（4）氫氣與氧化銅反應生成金屬銅和水蒸氣，如果混合氣體中含有氫氣，則黑色氧化銅變成紅色銅，且D中固體變藍．

解答：解：[探究一]
（1）鋁片表明生成氧化鋁保護膜，最終了金屬鋁繼續被氧化，可以用氫氧化鈉溶液除去鋁表明的氧化鋁，反應的離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（2）鋁片放入冷硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鋁片鈍化阻止反應進一步進行，
故答案為：鋁表面被鈍化；
（3）SO₂具有還原性，通入足量雙氧水中，SO₂被氧化成H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化鋇會產生白色沉淀，則n（混合氣體）=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol；
SO₂ ～BaSO₄
1mol  233g
n     2.33g
n=0.01mol
所以二氧化硫的體積分數為：

0.01mol

0.02mol

×100%=50%，
故答案為：50%；
[探究二]
（1）由于隨著反應的進行，濃硫酸會逐漸變為稀硫酸，金屬鋁能夠與稀硫酸反應產生氫氣，
故答案為：隨著反應的進行，濃硫酸逐漸變為稀硫酸，鋁與稀硫酸反應產生氫氣；
（2）裝置A中的試劑必須能夠將二氧化硫氣體除去，選用試劑可以為酸性高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉溶液、溴水；品紅試液可以檢驗二氧化硫，但是不能用于除去二氧化硫，所以正確的是acd，
故答案為：acd；
（3）裝置B中盛放的是濃硫酸，用于干燥除去二氧化硫的后的氣體，防止氣體中的水蒸氣加入裝置C導致大試管斷裂；裝置D用于檢驗反應產物是否有水分生成，所以必須使用堿石灰吸收空氣中的水蒸氣，防止空氣中得水蒸氣進入D裝置中干擾氫氣的檢驗，
故答案為：濃硫酸；防止空氣中得水蒸氣進入D裝置中；
（4）如果混合氣體中含有氫氣，則C中固體CuO由黑變紅，同時裝置D中無水硫酸銅固體由白變藍，
故答案為：C中固體由黑變紅和D中固體由白變藍．

點評：本題考查了金屬鋁及其化合物性質、濃硫酸的性質、常見氣體的檢驗，題目難度中等，注意掌握鋁及其化合物的性質、濃硫酸的化學性質，明確常見氣體的性質及檢驗方法．