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⁺，若要確認其中的Fe²⁺，應選用      （選填序號）。
a．KSCN溶液和氯水                   b．NaOH溶液
c．濃氨水                            d．酸性KMnO₄溶液
②乙同學取336ml（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發生反應：
SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體2.33g。由此推知氣體Y中SO₂的體積分數為           。
分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，丙同學認為氣體Y中還可能含有H₂和Q氣體。為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）。

（3）裝置B中試劑的作用是                                             。
（4）認為氣體Y中還含有Q的理由是                                         （用化學方程式表示）。
（5）為確認Q的存在，需在裝置中添加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，預計實驗現象應是                                  。

Answer 1

（1）鐵釘表面形成致密的氧化物薄膜，阻止鐵和硫酸銅反應（或其他合理答案）
（2）①d  ②66.7%（或其他合理答案）
（3）檢驗SO₂是否除盡
（4）C+2H₂SO₄(濃)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（5）c
（6）D中固體由黑變紅和E中固體由白變藍

解析試題分析：（1）鐵釘(碳素鋼)放入冷濃硫酸中，濃硫酸有強氧化性，能使鐵釘鈍化，表面形成致密的氧化物薄膜，而阻止反應進一步進行。
（2）①＋2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀溶液褪色，故d項正確；溶液中已經有＋3價鐵離子，選項a會造成干擾；選項b、c生成兩種沉淀，受氫氧化鐵沉淀顏色的影響無法分辨。
②根據化學方程式可得n(SO₂)=n(H₂SO₄)=n(BaSO₄)=2.33g÷233g/mol=0.01mol，氣體Y中SO₂的體積分數為：0.01mol×22.4L/mol÷0.336L=66.7%。
（3）裝置B中為品紅溶液，作用為：檢驗SO₂是否除盡。
（4））在加熱時，鐵釘中不僅鐵和濃硫酸反應，碳也和濃硫酸反應生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為C+2H₂SO₄(濃)CO₂+2SO₂+2H₂O。
（5）Q為二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，選擇a或b受二氧化硫的影響無法判斷二氧化碳的存在，選d時二氧化碳被堿石灰吸收，故選C。
（6）氫氣還原氧化銅會生成水蒸氣，能使白色的硫酸銅粉末變藍色，同時有紅色的銅單質生成。
考點：本題考查金屬的鈍化、Fe²⁺的檢驗、根據化學方程式的計算、試劑的選擇與作用、實驗現象的分析。