Question

2．為研究鐵與熱濃硫酸的反應，某學習小組設計了下圖，進行探究活動：

實驗中觀察到的部分現(xiàn)象如下：開始時，B、C中均有氣泡產(chǎn)生；隨后氣泡量減少，B中溶液褪色，C中溶液顏色變淺；一段時間后，C、D中的氣泡量又會明顯增加．
（1）儀器G的名稱是干燥管，其作用是防止空氣中的水進入F裝置．
（2）“一段時間后氣泡量又會明顯增加”的原因是（只用化學方程式表示）：Fe+H₂SO₄═H₂↑+FeSO₄．
（3）裝置D中的藥品是濃硫酸，F(xiàn)中的藥品是無水硫酸銅，其作用是檢驗水的生成，
（4）E中的實驗現(xiàn)象是黑色固體變紅．
（5）若A中反應后鐵有剩余，將所得溶液久置于空氣中會生成紅褐色絮狀物，用一離子方程式表示其變化：12Fe²⁺+3O₂+6H₂O═4Fe（OH）₃↓+8Fe³⁺．
（6）若足量的鐵與10mL18.0mol•L^-1的濃H₂SO₄在上述裝置中反應完全，測得反應前后E裝置的質量減少了0.32g，則A中所得的FeSO₄溶液物質的量濃度為10mol•L^-1．（假設溶液體積不變）

Answer 1

分析 加熱條件下，F(xiàn)e與濃硫酸反應生成二氧化硫，當硫酸濃度減小，變?yōu)橄×蛩釙r，生成氫氣，檢驗二氧化硫用品紅溶液，生成的氫氣與CuO反應生成水蒸氣，通過檢驗水蒸氣的存在，可以證明生成了氫氣，所以D裝置要干燥氫氣，F(xiàn)裝置為無水硫酸銅檢驗水蒸氣，G裝置是為了防止空氣中的水蒸氣產(chǎn)生干擾；
（1）根據(jù)裝置圖分析；G裝置是為了防止空氣中的水蒸氣產(chǎn)生干擾；
（2）濃硫酸變?yōu)橄×蛩釙r，與Fe反應生成氫氣；
（3）D中藥品是用來干燥氫氣；無水硫酸銅遇水變藍色；
（4）在加熱條件下，CuO與氫氣反應生成Cu；
（5）若A中反應后鐵有剩余，則溶液轉化Fe為Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺在空氣中能被氧氣氧化為Fe³⁺；
（6）根據(jù)Fe+2H₂SO₄═SO₂↑+FeSO₄+H₂O，F(xiàn)e+H₂SO₄═H₂↑+FeSO₄計算．

解答 解：加熱條件下，F(xiàn)e與濃硫酸反應生成二氧化硫，當硫酸濃度減小，變?yōu)橄×蛩釙r，生成氫氣，檢驗二氧化硫用品紅溶液，生成的氫氣與CuO反應生成水蒸氣，通過檢驗水蒸氣的存在，可以證明生成了氫氣，所以D裝置要干燥氫氣，F(xiàn)裝置為無水硫酸銅檢驗水蒸氣，G裝置是為了防止空氣中的水蒸氣產(chǎn)生干擾；
（1）由裝置圖可知，儀器G的名稱是干燥管；F裝置為無水硫酸銅檢驗水蒸氣，G裝置干燥管中是干燥劑，可以吸收空氣中的水蒸氣，防止空氣中的水蒸氣進入F產(chǎn)生干擾；
故答案為：干燥管；防止空氣中的水進入F裝置；
（2）濃硫酸變?yōu)橄×蛩釙r，與Fe反應生成氫氣，其反應的方程式為：Fe+H₂SO₄═H₂↑+FeSO₄；
故答案為：Fe+H₂SO₄═H₂↑+FeSO₄；
（3）D中藥品是用來干燥氫氣，D中藥品為液體干燥劑，所以D中為濃硫酸；CuO與氫氣反應生成水蒸氣，水蒸氣進入F中使無水硫酸銅變藍色；
故答案為：濃硫酸；檢驗水的生成；
（4）E轉化固體為CuO，在加熱條件下，CuO與氫氣反應生成Cu，所以現(xiàn)象為黑色固體變紅；
故答案為：黑色固體變紅；
（5）若A中反應后鐵有剩余，則溶液轉化Fe為Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺在空氣中能被氧氣氧化為Fe³⁺，所得溶液久置于空氣中會生成紅褐色絮狀物，即生成了氫氧化鐵沉淀，所以反應的離子方程式為：12Fe²⁺+3O₂+6H₂O═4Fe（OH）₃↓+8Fe³⁺；
故答案為：12Fe²⁺+3O₂+6H₂O═4Fe（OH）₃↓+8Fe³⁺；
（6）測得反應前后E裝置的質量減少了0.32g，則n（O）=$\frac{0.32g}{16g/mol}$=0.02mol，則（H₂）=0.02mol，由Fe+H₂SO₄═H₂↑+FeSO₄，可知消耗硫酸為0.02mol，所以發(fā)生Fe+2H₂SO₄═SO₂↑+FeSO₄+H₂O的硫酸為0.18-0.02=0.16mol，所以FeSO₄為0.16mol×$\frac{1}{2}$+0.02mol=0.1mol，所以FeSO₄溶液物質的量濃度為10mol/L；
故答案為：10．

點評 本題考查了了濃硫酸的化學性質，題目難度中等，注意掌握Fe與濃硫酸的反應原理及氫氣的檢驗方法，試題側重基礎知識的考查，有利于提高學生靈活應用基礎知識的能力．