Question

6．實驗目的：為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應
（1）稱取鐵釘（碳素鋼）12.0g放入30.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y．
①甲同學認為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺若要確認其中是否含有Fe²⁺，應選擇加入的試劑為d （選填序號）
a．KSCN溶液和氯水  b．鐵粉和KSCN溶液   c．濃氨水   d．酸性KMnO₄溶液
②乙同學取672mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發生反應：SO₂+Br₂+2H₂O=═2HBr+H₂SO₄然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得到干燥固體4.66g．據此推知氣體Y 中SO₂的體積分數為66.7%．
分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，丙同學認為氣體Y中還可能含量有H₂和CO₂氣體．為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

（2）氣體Y中 還有H₂的原因是濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成氫氣．
（3）裝置A中試劑的作用是除去混合氣體中的SO₂，反應的離子方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
（4）簡述確認氣體Y中含有CO₂的實驗現象B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁．
（5）如果氣體Y中含有H₂，預計實驗現象應是E中黑色固體變紅色，F中無水硫酸銅由白色變藍色．

Answer 1

分析 （1）①Fe²⁺具有還原性，可與高錳酸鉀發生氧化還原反應；
②根據反應的方程式SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，利用關系式法解答；
（2）鐵釘放入濃硫酸中，加熱，先生成二氧化硫，隨著反應的進行，濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成氫氣；
（3）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，可用酸性高錳酸鉀除去，為避免空氣中水合二氧化碳進入F裝置，G裝置起到可吸收空氣中的水和二氧化碳的作用；
（4）確認氣體Y中含有CO₂，應完全排除二氧化硫的干擾，根據二氧化硫的漂白性解答；
（5）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，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍色；

解答 解：（1）①溶液為Fe³⁺和Fe²⁺離子的混合物，加入KSCN溶液和氯水、鐵粉和KSCN溶液、濃氨水都不能檢驗亞鐵離子的存在，亞鐵離子具有還原性，高錳酸鉀溶液呈紫色，具有氧化性，可與亞鐵離子在酸性條件下反應二褪色，
故答案為：d；
②SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關系式為SO₂-----BaSO₄，
設二氧化硫的體積為V，
SO₂-----BaSO₄，
22.4L   233g
V      4.66g
V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的體積分數=$\frac{448mL}{672mL}$×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（2）鐵釘放入濃硫酸中，加熱，先生成二氧化硫，隨著反應的進行，濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成氫氣，所以氣體Y中 還有H₂，
故答案為：濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成氫氣；
（3）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫具有還原性，可與酸性高錳酸鉀發生氧化還原反應，反應的離子方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
故答案為：除去混合氣體中的SO₂；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（4）確認氣體Y中含有CO₂，應完全排除二氧化硫的干擾，當B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁，可說明含有CO₂，
故答案為：B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁；
（5）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，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，這是檢驗水的特征反應，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍，則證明含有氫氣，
故答案為：E中黑色固體變紅色，F中無水硫酸銅由白色變藍色．

點評 本題考查了濃硫酸的性質、二氧化硫的性質、常見物質的檢驗等知識點，注意二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，所以不能用澄清石灰水鑒別無色氣體是二氧化碳還是二氧化硫，題目難度中等．