Question

【題目】為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組用碳素鋼（即鐵和碳的合金）進行了以下探究活動：

【探究一】

（1）常溫下，工業上用鐵質容器盛放冷的濃硫酸，其原因是_____________。

（2）稱取碳素鋼6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到混合氣體Y。

① 甲同學認為X中除Fe3＋之外還可能含有Fe2+。若要確認其中的Fe2+，應選用_____（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KMnO4溶液

② 乙同學取560mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl2溶液，經適當操作后得干燥固體4.66g，由此可求算氣體Y中SO2的體積分數。寫出探究②中出現的所有離子反應方程式_______________________。

【探究二】

根據上述實驗中SO2體積分數的分析，丙同學認為氣體Y中還可能含有Ql和Q2兩種氣體，其中Q1氣體，在標準狀況下，密度為0.0893g/L。為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略,假設有關氣體完全反應）。

（3）裝置B中試劑的作用是___________。

（4）分析Y氣體中的Q2氣體是如何生成的__________。（用化學方程式表示）。

（5）為確認Q2的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于_______（選填序號）。

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Ql，預計實驗現象應是__________。

Answer 1

【答案】（1）鐵表面被鈍化，阻止了內部金屬與酸進一步反應；

（2）①d；②80%；SO2+Br2+2H2O=SO42-+4H++2Br-；SO42-+Ba2+= BaSO4↓；

（3）檢驗SO2是否除盡；（4）C+2H2SO4(濃) CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（5）C；（6）D中的固體由黑變紅和E中固體由白變藍。

【解析】

試題分析：（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發生氧化還原反應，在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進一步的反應，即發生鈍化現象，所以反應片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化；

（2）①亞鐵離子具有還原性，而酸性高錳酸鉀有氧化性，發生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，選項d正確；

②SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl，

所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關系式為SO2～BaSO4，設二氧化硫的體積為V，

SO2～～～～BaSO4，

22.4L 233g

V 4.66g

V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的體積分數=(448ml÷560ml)×100%==80%；②探究中有關反應的離子方程式是：SO2+Br2+2H2O=SO42-+4H++2Br-；SO42-+Ba2+= BaSO4↓；

（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡；

（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳能和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為C+2H2SO4(濃) CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（5）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應放置在B和C之間，即在通入堿石灰之前檢驗，故選項C正確；

（6）Q1氣體，在標準狀況下，密度為0.0893gL-1，其相對分子質量為2，所以是氫氣，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，這是檢驗水的特征反應，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍，則證明含有氫氣。