Question

19．某學(xué)習(xí)小組用碳素鋼進行了以下探究活動：
探究一：
（1）將已去除表面氧化膜的碳素鋼釘放入冷濃硫酸中，10min后將鋼釘浸入CuSO₄溶液中，鋼釘表面無明顯變化，其原因是鐵被濃硫酸鈍化．
（2）稱取6.0g碳素鋼放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到混合氣體Y．
①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺之外還可能含有Fe²⁺，若要確認(rèn)是否含有Fe²⁺，可選用CD（選填序號）
A KSCN溶液B濃氨水　　C酸性KMnO₄溶液　　　D K₃[Fe（CN）₆]溶液
②乙同學(xué)取560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）干燥氣體Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得到干燥固體4.66g，由此可知Y中含硫化合物Q₁的體積分?jǐn)?shù)為80%．
探究二：丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有Q₂、Q₃兩種氣體（相同條件下Q₁、Q₂、Q₃氣體的密度依次減�。�．為此，設(shè)計了下列裝置進行實驗探究（假設(shè)有關(guān)氣體完全反應(yīng)）．

（3）裝置B中試劑的作用是確認(rèn)SO₂已被除盡．
（4）已知洗氣瓶M中盛裝的是澄清石灰水，為確認(rèn)Q₂的存在，洗氣瓶M的位置應(yīng)在B與C之間，產(chǎn)生Q₂的反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（5）確認(rèn)含有氣體Q₃的實驗現(xiàn)象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)，產(chǎn)生Q₃的反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．

Answer 1

分析 探究一：（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；溶液中存在Fe²⁺，滴入K₃[Fe（CN）₆]溶液有藍(lán)色沉淀生成；
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4.66g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{m}{M}$=0.02mol，根據(jù)S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.02mol；
探究二：鐵釘（碳素鋼）中含有C元素，碳與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，反應(yīng)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，在加熱條件下，濃硫酸與Fe反應(yīng)生成Fe³⁺，當(dāng)溶液濃度減小時，硫酸氧化性減弱，生成Fe²⁺，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，酸性高錳酸鉀溶液能夠氧化二氧化硫，會干擾后續(xù)檢驗，所以裝置A：酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去混合氣體中的SO₂，二氧化硫能漂白品紅，裝置B：確認(rèn)SO₂已被除盡，裝置C：干燥氣體，防止干擾E中物質(zhì)的檢驗，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)計實驗現(xiàn)象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)，空氣中含有水蒸氣和二氧化碳，影響氫氣、二氧化碳的檢驗，所以F裝置作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入裝置E中．
（3）二氧化硫能漂白品紅，所以品紅溶液能檢驗二氧化硫存在；
（4）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二氧化碳；
（5）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；在加熱條件下，濃硫酸與Fe反應(yīng)生成Fe³⁺，當(dāng)溶液濃度減小時，硫酸氧化性減弱，生成Fe²⁺．

解答 解：探究一：（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：鐵被濃硫酸鈍化；
（2）①A．鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)導(dǎo)致溶液呈血紅色，亞鐵離子不能，不能確定原來溶液中一定含有亞鐵離子，故A錯誤；
B．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亞鐵離子，故C正確；
D．加入K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液生成藍(lán)色沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Fe²⁺+[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，所以可以用K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗亞鐵離子，故D正確；
故選CD；　
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）=$\frac{m}{M}$=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，根據(jù)S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.02mol，標(biāo)況下二氧化硫體積=0.02mol×22.4L/mol=228mL，二氧化硫體積分?jǐn)?shù)=$\frac{448mL}{560mL}$×100%=80%，
故答案為：80%；
探究二：（3）二氧化硫能漂白品紅，即品紅溶液能檢驗二氧化硫存在，所以該裝置的作用是確認(rèn)SO₂已被除盡，
故答案為：確認(rèn)SO₂已被除盡；
（4）碳和濃硫酸反應(yīng)C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，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二氧化碳，所以洗氣瓶M的位置應(yīng)在B與C之間，
故答案為：B與C之間；C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）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)計實驗現(xiàn)象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)，在加熱條件下，濃硫酸與Fe反應(yīng)生成Fe³⁺，當(dāng)溶液濃度減小時，硫酸氧化性減弱，生成Fe²⁺，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，
故答案為：D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍(lán)；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案評價，為高頻考點，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，知道每個裝置可能發(fā)生的反應(yīng)及其作用，難點是判斷堿石灰作用，題目難度中等．