Question

18．工業(yè)上常用鐵制容器盛裝冷的濃硫酸．為研究鐵制材料與熱的濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動．
【探究一】
（1）將已除去表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷的濃硫酸中，10min后投入硫酸銅溶液中，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)其中是否含有Fe²⁺，應(yīng)選用d（填序號）．
a．KSCN溶液和新制氯水
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(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2.33g干燥固體．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)中所得SO₂的體積分?jǐn)?shù)，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)了如圖所示的探究實(shí)驗(yàn)裝置（圖中夾持儀器已省略）．

（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中還可能含有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，需添加裝置M于c（填序號）．
a．裝置A之前      b．裝置A、B間
c．裝置B、C間   d．裝置C、D間
（6）如果氣體Y中含有H₂，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色，裝置E中的無水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色．

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）Q為CO₂，是碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成；
（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：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．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c錯誤；                            
d．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d正確；
故選d；　  
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）氣體Y中還可能含有Q的理由是碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成，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，
故答案為：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：裝置D中固體由黑色變?yōu)榧t色，裝置E中的無水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案評價(jià)，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(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．