Question

4．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸．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(jìn)行了以下探究活動：

[探究一]
（1）第一步：將已去除表面氧化物的鐵釘（含少量碳元素）放入冷濃硫酸中，第二步：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（填寫第二步的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，若有則寫出具體現(xiàn)象，若無則寫無明顯變化），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⁺．若要確認(rèn)其中有Fe²⁺，應(yīng)先用c（選填序號）．a(chǎn)．KSCN溶液和氯水  b．鐵粉和KSCN溶液   c．酸性KMnO₄溶液  d．濃氨水
鐵粉與溶液X反應(yīng)可制得一種補(bǔ)血劑，寫出其離子方程式2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
②乙同學(xué)取336mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，
然后加入足量 BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得到干燥固體2.33g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為66.7%．
[探究二]分析上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H2和Q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）．
（3）裝置B中試劑的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡．
（4）認(rèn)為氣體Y中還含有Q的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O （用化學(xué)方程式表示）．
（5）為確認(rèn)Q的存在，需在裝置中添加M于c（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(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）①亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
②根據(jù)SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，所以2.33g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據(jù)S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.01mol，標(biāo)況下二氧化硫體積=0.01mol×22.4L/mol=224mL；
（3）品紅溶液能檢驗(yàn)二氧化硫存在；
（4）碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（5）碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，所以Q為CO₂，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應(yīng)該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗(yàn)二氧化碳；
（6）氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)色；

解答 解：（1）常溫下，鐵和濃硫酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進(jìn)一步被氧化，該現(xiàn)象為鈍化現(xiàn)象，所以將鐵釘放入濃硫酸片刻無明顯變化的原因是鐵釘表面被鈍化，故答案為：無明顯變化，鐵釘表面被鈍化；
（2）①a．氯水能將亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)導(dǎo)致溶液呈血紅色，但不能確定原來溶液中一定含有亞鐵離子，故a錯誤；
b．鐵粉和酸反應(yīng)生成亞鐵離子，不能確定原來溶液中是否含有亞鐵離子，故b錯誤；
c．亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子，故c正確；
d．濃氨水和亞鐵離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵能被氧化生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，不能確定溶液中一定含有亞鐵離子，故d錯誤；
故選c；　
鐵粉與溶液X反應(yīng)可制得一種補(bǔ)血劑，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案為：c，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
②根據(jù)SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，所以2.33g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據(jù)S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.01mol，標(biāo)況下二氧化硫體積=0.01mol×22.4L/mol=224mL，二氧化硫體積分?jǐn)?shù)=$\frac{224ml}{336ml}$×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（3）品紅溶液能檢驗(yàn)二氧化硫存在，所以該裝置的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡，故答案為：檢驗(yàn)SO₂是否除盡；
（4）碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，所以Q為CO₂，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應(yīng)該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗(yàn)二氧化碳，故選c；
（6）氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)色，所以如果Y中含有氫氣，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)，
故答案為：D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)；

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案評價，為高頻考點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道每個裝置可能發(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．