Question

【題目】工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷的濃硫酸。為研究鐵質(zhì)材料與濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：

[探究一]

(1)甲同學(xué)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(wú)明顯變化，其原因是________________。

(2)甲同學(xué)另稱取鐵釘10.0 g放入25.0 mL濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。甲同學(xué)認(rèn)為X中可能含有Fe3+也可能含有Fe2+。若要確認(rèn)此結(jié)論，應(yīng)用_________選填序號(hào)）。

a. KSCN溶液 b. 鐵粉和KSCN溶液 c. 氨水 d. 酸性KMnO4溶液

(3)乙同學(xué)取448 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入足量溴水中，溴水褪色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：______，然后加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體2.33 g。由此推知?dú)怏wY中SO2的體積分?jǐn)?shù)為_____。

[探究二]

分析乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)中SO2體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中除水蒸氣外還可能含有Z和W氣體。為此設(shè)計(jì)了下列探究實(shí)驗(yàn)裝置(圖中夾持儀器省略)。

(4)裝置B中試劑的作用是____________。

(5)丙同學(xué)認(rèn)為用上圖中的D、E、F裝置可證明氣體Y中還含有Z，則Z氣體為_______(化學(xué)式)，證明Z氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為__________；F裝置的作用是_________

(6)認(rèn)為氣體Y中還含有W的理由是__________(用化學(xué)方程式表示)。為確認(rèn)W的存在，需在裝置中添加M于_______（選填序號(hào)）。

a. A之前 b. A－B間 c. B－C間 d. C－D間

Answer 1

【答案】鐵已被鈍化 ad SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br- 50% 檢驗(yàn)SO2是否除盡 H2 固體由黑色變?yōu)榧t色，且無(wú)水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色 防止空氣中水進(jìn)入到E C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O c

【解析】

(1)鐵釘(碳素鋼)放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強(qiáng)的氧化性能使鐵釘鈍化；

(2)檢驗(yàn)Fe3+，可以選用硫氰化鉀溶液，檢驗(yàn)Fe2+，可利用+2價(jià)Fe2+能使酸化的KMnO4褪色來(lái)檢驗(yàn)；

(3)生成的SO2具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，利用硫元素的守恒，結(jié)合關(guān)系式：SO2→BaSO4求出SO2的體積分?jǐn)?shù)；

(4) SO2能使品紅溶液褪色，從而檢驗(yàn)SO2是否除盡；

(5)根據(jù)裝置D、E中的藥品及鐵與稀硫酸反應(yīng)會(huì)生成氫氣分析；當(dāng)CuO變成紅色、無(wú)水硫酸銅變藍(lán)則證明存在H2；空氣中水分加入裝置E，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)中對(duì)水的測(cè)定；

(6)鐵釘中含有碳元素，碳與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成CO2、SO2氣體；CO2能夠被堿石灰吸收，所以應(yīng)該放在品紅溶液之后、堿石灰之前的位置。

(1)鐵釘(碳素鋼)放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強(qiáng)的氧化性能使鐵釘表面產(chǎn)生一層致密的氧化物薄膜，阻止金屬的進(jìn)一步氧化，即發(fā)生鈍化現(xiàn)象而阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行；

(2) Fe3+與SCN-反應(yīng)生成紅色的Fe(SCN)3，使溶液變?yōu)檠�紅色，則檢驗(yàn)Fe3+可以選用KSCN溶液；+2價(jià)Fe2+具有還原性，能使酸化的高錳酸鉀被還原為Mn2+而褪色，故含有Fe2+可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)，所以合理選項(xiàng)是ad正確；

(3)SO2具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)方程式為：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，離子方程式為：SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-；

n(混合氣體)==0.02 mol，SO2反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為BaSO4，根據(jù)S元素守恒可得n(SO2)==0.01 mol，相同條件下氣體得到體積之比等于物質(zhì)的量之比，則混合氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)為：×100%=50%；

(4)A的作用是除去SO2，SO2具有漂白性，能使品紅溶液褪色，所以B的作用是檢驗(yàn)A中的SO2是否完全除盡；

(5)稀硫酸與鐵反應(yīng)生成FeSO4和H2，D、E、F裝置可以證明的Z為H2；H2還原CuO會(huì)生成水蒸氣能使白色的CuSO4粉末變藍(lán)色，同時(shí)有紅色的Cu單質(zhì)生成，若黑色固體變紅，且無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，則證明混合氣體中含有H2；裝置E用于檢驗(yàn)是否有水生成，空氣中的水分干擾該實(shí)驗(yàn)，所以裝置F的作用是防止空氣中水進(jìn)入到裝置E中；

(6)在加熱時(shí)，不僅鐵釘中的鐵和濃硫酸反應(yīng)，C也和濃H2SO4反應(yīng)生成CO2、SO2和H2O，反應(yīng)方程式為：C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O，W為CO2，CO2和SO2都能使澄清石灰水變渾濁，影響了對(duì)CO2的測(cè)定；又由于CO2能夠被堿石灰吸收，所以裝置M應(yīng)該放在品紅溶液之后、堿石灰之前的位置，即M裝置放在B-C間，故合理選項(xiàng)是c。