Question

【題目】工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷的濃硫酸。某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)：將一定量的生鐵與濃硫酸加熱時(shí)，觀察到固體能完全溶解，并產(chǎn)生大量氣體。為探究反應(yīng)后的產(chǎn)物，請(qǐng)你協(xié)助他們完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

[探究一]

（1）將已去除表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)放入冷的濃硫酸中，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，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。

①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+。若要判斷溶液X中是否含有Fe2+，應(yīng)選用________(填序號(hào))。

a．KSCN溶液和氯水 b．K3[Fe(CN)6]溶液 c．濃氨水 d．酸性KMnO4溶液

②乙同學(xué)將336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入足量溴水中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色變錢，試用化學(xué)方程式解釋溴水顏色變淺的原因：__________________________________________________________，然后向反應(yīng)后的溶液中加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當(dāng)操作得干燥固體2.33g。由此推知?dú)怏wY中SO2的體積分?jǐn)?shù)為_________。

[探究二]

分析上述實(shí)驗(yàn)中SO2體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，兩同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體。為此設(shè)計(jì)如圖所示探究實(shí)驗(yàn)裝置(圖中夾持儀器省略)。

（3）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________，裝置B中試劑的作用是____________。

（4）認(rèn)為氣體Y中還含有氣體Q的理由是_____________________________(用化學(xué)方程式表示)。

為了進(jìn)一步確認(rèn)Q的存在，需在裝置中添加裝置M于_________(填序號(hào))，M中所加試劑為_________。

a．A～B之間 b．B～C之間 c．C～D之間 d．E～F之間

（5）利用上述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)一步確認(rèn)氣體Y中是否含有H2，為達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，加熱前稱量裝置D的總質(zhì)量為mg，當(dāng)通入336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y完全反應(yīng)后，繼續(xù)通入氮?dú)庵裂b置D冷卻到室溫，稱量裝置D的質(zhì)量為ng，則原混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為__________。(用含相關(guān)字母的代數(shù)式表示)

Answer 1

【答案】 鐵釘表面被鈍化 bd SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 66.7% 2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+ 檢驗(yàn)SO2是否除盡 C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O b Ca(OH)2或Ba(OH)2 ×100%

【解析】(1)鐵釘放入冷硫酸中，濃硫酸有較強(qiáng)的氧化性能使鐵釘鈍化阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，

故答案為：鐵釘表面被氧化；

(2)①溶液中已經(jīng)有三價(jià)鐵離子，選擇a會(huì)造成干擾，b能檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子的存在，選c生成兩種沉淀，受氫氧化鐵沉淀顏色的影響無法分辨，d中亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀褪色，故選bd；

②SO2具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，生成的硫酸遇到氯化鋇會(huì)產(chǎn)生白色沉淀，則n(混合氣體)= =0.015mol；根據(jù)SO2 ～BaSO4，n(SO2)=n(BaSO4)= =0.01mol，所以二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為： ×100%=66.7%，故答案為：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；66.7%；

(3)A中高錳酸鉀能夠?qū)⒍�氧化硫氧化，除去二氧化硫，反�?yīng)的離子方程式為2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以B可以檢驗(yàn)A中是否完全除去二氧化硫，故答案為：2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡；

(4)在加熱時(shí)，鐵釘中不僅鐵和濃硫酸反應(yīng)，碳也和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為C+2H2SO4(濃硫酸)CO2 ↑+2SO2↑+2H2O，所以氣體二氧化硫還含有二氧化碳，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，確認(rèn)二氧化碳的存在，需要除去二氧化硫，但不能影響二氧化碳，AB裝置除去了二氧化硫并檢驗(yàn)二氧化硫完全除去，因此可以在B～C之間添加盛有澄清石灰水的檢驗(yàn)二氧化碳，故答案為：C+2H2SO4(濃硫酸)CO2 ↑+2SO2↑+2H2O；b；Ca(OH)2或Ba(OH)2；

(5)336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體的物質(zhì)的量==0.015mol，裝置D中發(fā)生氫氣還原氧化銅的反應(yīng)，生成的水被E和F吸收，完全反應(yīng)后氧化銅轉(zhuǎn)化為銅，失去的氧元素的質(zhì)量為(m-n)g，物質(zhì)的量為=mol，因此混合氣體中含有氫氣mol，則原混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為×100%=×100%，故答案為： ×100%。