Question

15．某鐵質(zhì)容器材料為碳素鋼，可盛裝冷濃硫酸．為研究該材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
取5.60g該材料放入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）為分析溶液中的成分，甲組通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定X中一定含F(xiàn)e³⁺，但還可能有Fe²⁺，為確定是否含有Fe²⁺，可另取溶液加入BD（填序號(hào)）
A．KSCN溶液和氯水  B．K₃[Fe（CN）₆]溶液   C．NaOH溶液  D．酸性KMnO₄ 溶液
（2）為分析氣體中的成分，乙組將560mL （標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水，然后向該溶液中加入足量BaCl₂ 溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體2.33g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為40.0%
（3）提出猜想：乙組根據(jù)上述SO₂體積分?jǐn)?shù)，分析Y中還可能有其它氣體，并作如下猜想：
猜想一：其它氣體中只有H₂；猜想二：其它氣體中只有CO₂；猜想三：其它氣體中只有H₂和CO₂
（4）驗(yàn)證猜想：設(shè)計(jì)用如圖裝置進(jìn)行探究 （部分裝置可重復(fù)使用，夾持儀器省略）
     
①實(shí)驗(yàn)裝置連接順序?yàn)锳BCFEDF
②裝置B中試劑作用為檢驗(yàn)SO₂是否除盡
③若猜想一成立，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為（石灰水不渾濁）D中固體由白色變藍(lán)色、E中固體由黑色變紅色．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)室在檢驗(yàn)Fe²⁺時(shí)，可利用+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來(lái)檢驗(yàn)；
（2）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)；
（3）碳素鋼中碳與濃硫酸反應(yīng)可生成二氧化碳，硫酸濃度減小，稀硫酸與鐵反應(yīng)生成氫氣；
（4）根據(jù)二氧化碳和二氧化硫的性質(zhì)來(lái)檢驗(yàn)其存在，二氧化碳檢驗(yàn)之前要先把二氧化硫除凈．

解答 解：（1）+2價(jià)亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，可與K₃[Fe（CN）₆]溶液發(fā)生反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，故答案為：BD；
（2）SO₂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，可以先洗滌然后再過(guò)濾來(lái)獲得純凈的硫酸鋇沉淀，則n（混合氣體）=$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$≈0.025mol，
SO₂ ～BaSO₄
1mol    233g
n       2.33g
n=0.01mol
則 SO₂的體積分?jǐn)?shù)：$\frac{0.01}{0.025}$×100%≈40%，
故答案為：40.0%；
（3）碳素鋼中碳與濃硫酸反應(yīng)可生成二氧化碳，硫酸濃度減小，稀硫酸與鐵反應(yīng)生成氫氣，則猜想一：其它氣體中只有H₂；猜想二：其它氣體中只有CO₂；猜想三：其它氣體中只有H₂ 和CO₂，
故答案為：其它氣體中只有CO₂；其它氣體中只有H₂ 和CO₂；
（4）①推斷所的氣體中可能含有二氧化碳，結(jié)合圖中設(shè)計(jì)裝置的目的，可知檢驗(yàn)二氧化碳的方法是首先將二氧化硫除去→確認(rèn)二氧化硫已經(jīng)完全除去→澄清石灰水，對(duì)于氫氣的檢驗(yàn)則可通過(guò)與灼熱氧化銅的反應(yīng)現(xiàn)象和對(duì)產(chǎn)物水的驗(yàn)證來(lái)實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證氣體存在的順序?yàn)椋篠O₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實(shí)驗(yàn)中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾，順序?yàn)锳BCFEDF，故答案為：ABCFEDF；
②二氧化硫可使品紅褪色，可用B檢驗(yàn)SO₂是否除盡，故答案為：檢驗(yàn)SO₂是否除盡；
③若含有氫氣，則（石灰水不渾濁）D中固體由白色變藍(lán)色、E中固體由黑色變紅色，故答案為：（石灰水不渾濁）D中固體由白色變藍(lán)色、E中固體由黑色變紅色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道每個(gè)裝置可能發(fā)生的反應(yīng)及其作用，難點(diǎn)是判斷堿石灰作用，題目難度中等．