Question

11．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃酸．為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進行了以下探究活動：
[探究一]
（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，其原因是鐵釘表面被鈍化．
（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0ml．濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y．
①甲同學(xué)認為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．若要確認其中的Fe²⁺，應(yīng)選用d（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(xué)取336ml（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)：SO₂+Br₂+2H₂O=2HB_r+H₂SO₄
然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)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(shù)為66.7%．
[探究二]
分析上述實驗中SO₂體積分數(shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認為氣體Y中還可能含量有H₂和Q氣體．為此設(shè)計了下列探究實驗狀置（圖中夾持儀器省略）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗SO₂是否除盡．
（4）認為氣體Y中還含有Q的理由是C+2H₂SO₄（濃硫酸）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
（5）為確認Q的存在，需在裝置中添加M于C（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H₂，預(yù)計實驗現(xiàn)象應(yīng)是D中固體由黑變紅和E中固體變藍．

Answer 1

分析 （1）鐵釘放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鐵釘鈍化；
（2）①Fe²⁺具有還原性，可與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
②氣體通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，最終干燥得到固體4.66g為BaSO₄的，根據(jù)S元素守恒計算二氧化硫的體積，進而計算其體積分數(shù)；
（3）隨著反應(yīng)的進行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，鐵與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，碳與濃硫酸反應(yīng)會生成二氧化碳，Q為CO₂．用澄清石灰水檢驗二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，可用酸性高錳酸鉀除去，用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，C中堿石灰干燥氣體，根據(jù)D、E中顏色變化判斷是否有氫氣，F(xiàn)中堿石灰防止空氣中水蒸氣進入E中；
（4）碳與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化硫與水；
（5）M中盛放石灰水，檢驗二氧化碳；
（6）氫氣與氧化銅反應(yīng)生成紅色的Cu與水，無水硫酸銅吸水變藍色．

解答 解：（1）鐵釘放入冷的濃硫酸中，表面生成致密的氧化物保護膜，發(fā)生鈍化現(xiàn)，阻止了硫酸銅溶液與內(nèi)部金屬Fe的反應(yīng)，
故答案為：鐵釘表面被鈍化；
（2）①a．溶液已經(jīng)含有Fe³⁺，影響Fe²⁺的檢驗，故a錯誤；
 b．使用鐵粉和KSCN溶液，可以檢驗Fe³⁺，不能檢驗Fe²⁺，不b錯誤；
c．使用濃氨水，生成兩種沉淀，受氫氧化鐵沉淀顏色的影響無法分辨，故c錯誤；
d．Fe²⁺具有還原性能使酸性高錳酸鉀褪色，所以可以酸性高錳酸鉀檢驗是否含有Fe²⁺，故d正確．
故答案為：d；
②氣體通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，最終干燥得到固體4.66g為BaSO₄的，根據(jù)S元素守恒，n（SO₂）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，二氧化硫的體積分數(shù)為$\frac{0.02mol×22.4L/mol}{0.672L}$×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（3）隨著反應(yīng)的進行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，鐵與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，碳與濃硫酸反應(yīng)會生成二氧化碳，Q為CO₂．用澄清石灰水檢驗二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，可用酸性高錳酸鉀除去，用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，C中堿石灰干燥氣體，根據(jù)D、E中顏色變化判斷是否有氫氣，F(xiàn)中堿石灰防止空氣中水蒸氣進入E中，
故答案為：檢驗SO₂是否除盡；
（4）碳與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化硫與水，反應(yīng)方程式為：C+2H₂SO₄（濃硫酸）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃硫酸）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）M中盛放石灰水，檢驗二氧化碳，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）氫氣能還原氧化銅，使氧化銅變紅；氧化產(chǎn)物是水，所以無水硫酸銅變藍，D中固體由黑變紅和E中固體變藍可以說明含有氫氣，
故答案為：D中固體由黑變紅和E中固體變藍．

點評 本題考查綜合實驗探究，注意二氧化硫會影響二氧化碳的檢驗，要確保檢驗二氧化碳前除盡二氧化硫，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，題目難度中等．