Question

【題目】回答以下問題：
（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）另稱取已去除表面氧化物的鐵釘（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+所有可能的離子方程式： ． （寫出一個即可）
②乙同學取336mL（標準狀況）氣體Y通入足量氯水中，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 ．
（3）向100mL水中投入Na和Al共16克，充分反應后剩余金屬1g．計算放出H2的體積為升（標準狀況下）
（4）向一定量的Fe、Fe2O3和CuO混合物投入100mL 2.2mol/L的硫酸溶液中，充分反應后生成896mL標準狀況下的氣體，得不溶物1.28g，過濾后，向濾液中加入2mol/L的NaOH溶液，加至40mL時開始出現沉淀，則濾液中FeSO4的物質的量濃度為（設濾液體積為100mL）mol/L．

Answer 1

【答案】
（1）鐵表面被鈍化
（2）Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；66.7%
（3）13.44
（4）1.87
【解析】解：（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，所以答案是：鐵表面被鈍化；（2）①金屬鐵和硫酸之間發生反應，可能會發生的反應有：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；所以答案是：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；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）= =0.015mol，
SO2→BaSO4
1mol 233g
n 2.33g
n=0.01mol
則 SO2的體積分數： ×100%=66.7%，
所以答案是：66.7%．（3）Al和水不反應，所以剩余金屬應該是Al，反應方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，可以得出關系式Na～NaOH～Al，則參與反應的Na和Al的質量之比為23：27，Na和Al的質量和為15g，所以n（Na）= mol=0.3mol，n（Al）= mol=0.3mol，根據Na、Al和氫氣之間的關系式得氫氣體積=（0.3mol×0.5+0.3mol×1.5）×22.4L/mol=13.44L，
所以答案是：13.44；（4）固體混合物和稀硫酸反應后有固體剩余，說明溶液中不存在鐵離子，向濾液中加入加入2mol/L的NaOH溶液，加至40mL時開始出現沉淀，說明硫酸有剩余，鐵先和銅離子后和氫離子發生置換反應，所以濾液中的溶質是硫酸、硫酸亞鐵，n（H2SO4）=2.2mol/L×0.12L=0.264mol，
與氫氧化鈉反應的硫酸的物質的量為： n（NaOH）= ×2mol/L×0.04L=0.04mol，剩余的硫酸的物質的量=0.264mol﹣0.04mol=0.224mol，
剩余硫酸與固體反應生成了硫酸亞鐵，根據硫酸和硫酸亞鐵的關系式計算硫酸亞鐵的物質的量濃度= =1.87mol/L，
所以答案是：1.87．