Question

16．為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組用碳素鋼（即鐵和碳的合金）進(jìn)行了以下探究活動：
【探究一】
（1）常溫下，工業(yè)上可用鐵質(zhì)容器盛放冷的濃硫酸，其原因是鐵在冷的濃硫酸中鈍化，表面生成致密氧化膜．
（2）稱取碳素鋼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⁺，產(chǎn)生Fe²⁺的離子反應(yīng)方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑或2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，檢驗是否有Fe²⁺應(yīng)選用下列cd（選填序號）試劑．
a．KSCN溶液和氯水        b．鐵粉和KSCN溶液
c．K₃[Fe（CN）₆]溶液           d．酸性KMnO₄溶液
②乙同學(xué)取560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄反應(yīng)，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)正確操作后得干燥固體4.66g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為80%．
【探究二】
根據(jù)上述實驗中SO₂體積分?jǐn)?shù)的分析，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有Q₁和Q₂兩種氣體，其中Q₁氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.0893g•L^-1．為此設(shè)計了下列探究實驗裝置（圖1中夾持儀器省略，假設(shè)有關(guān)氣體完全反應(yīng)）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗SO₂是否除盡
（4）用化學(xué)方程式表示Y氣體中的Q₂氣體是如何生成的C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（5）為確認(rèn)Q₂的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于c（選填序號）．
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Q₁，預(yù)計實驗現(xiàn)象應(yīng)是D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍(lán)．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）①濃硫酸變稀硫酸和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵，也可能是鐵過量和生成的鐵鹽生成亞鐵鹽，亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色，遇到K₃[Fe（CN）₆]溶液計劃生成藍(lán)色溶液是亞鐵離子的特征性質(zhì)；
②根據(jù)硫酸鋇與二氧化硫的關(guān)系式計算二氧化硫的體積，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)公式計算；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，據(jù)此判斷是否含有二氧化硫；
（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（5）用澄清石灰水檢驗二氧化碳，首先要排除二氧化硫的干擾；
（6）Q₁氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.0893g•L^-1，其相對分子質(zhì)量為2，所以是氫氣，氫氣檢驗還原性，能含有氧化銅同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)．

解答 解：（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步的反應(yīng)，即發(fā)生鈍化現(xiàn)象，常溫下，工業(yè)上可用鐵質(zhì)容器盛放冷的濃硫酸，
故答案為：鐵在冷的濃硫酸中鈍化，表面生成致密氧化膜；
（2）①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺之外還可能含有Fe²⁺，產(chǎn)生Fe²⁺的反應(yīng)是濃硫酸變稀后鐵稀硫酸生成，或生成鐵離子和過量鐵反應(yīng)生成，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑或2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，亞鐵離子具有還原性，而酸性高錳酸鉀有氧化性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)使高錳酸鉀溶液褪色，亞鐵離子與K₃[Fe（CN）₆]溶液計劃生成藍(lán)色溶液是亞鐵離子的特征性質(zhì)，故選cd，
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑或2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；cd；
②SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關(guān)系式為SO₂-----BaSO₄，設(shè)二氧化硫的體積為V，
SO₂-----BaSO₄，
22.4L    233g
V         4.66g
V=0.448l=448mL，
所以二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{448ml}{560ml}$×100%=80%，
故答案為：80%；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，故答案為：檢驗SO₂是否除盡；
（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳能和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應(yīng)放置在B和C之間，故選c，
故答案為：c；
（6）氫氣具有還原性，能還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質(zhì)，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)色，這是檢驗水的特征反應(yīng)，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍(lán)，則證明含有氫氣，
故答案為：D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍(lán)．

點評 本題考查了濃硫酸的性質(zhì)、二氧化硫的性質(zhì)、常見物質(zhì)的檢驗等知識點，注意常溫下，鐵和冷的濃硫酸不是不反應(yīng)，而是反應(yīng)生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步反應(yīng)，為易錯點，題目難度中等．