Question

工業上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸．為研究鐵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：
（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______．
（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0ml濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液X并收集到氣體Y．
①甲同學認為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．寫出生成Fe²⁺所有可能的離子反應方程式：______．若要確認其中有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336ml（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發生反應的化學方程式為：______．然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體2.33g．由于此推知氣體Y中SO₂的體積分數為______．

Answer 1

（1）鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鐵釘鈍化阻止反應進一步進行，故答案為：鐵表面被鈍化；
（2）①在加熱條件下，濃硫酸與Fe反應生成Fe³⁺，當溶液濃度減小時，硫酸氧化性減弱，生成Fe²⁺，反應的離子方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，如硫酸完全消耗，且鐵過量時，還會發生
Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，溶液中已經有+3價鐵離子，選擇a會造成干擾，選b只能檢驗溶液中含有+3價鐵離子，選c會造成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，只能選d，故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑； Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；d；
②SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，
n（混合氣體）=

0.336L

22.4L/mol

=0.015mol，
SO₂→BaSO₄
1mol 233g
n 2.33g
n=0.01mol
則SO₂的體積分數：

0.01

0.015

×100%=66.7%，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；66.7%．