Question

為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組用碳素鋼(即鐵和碳的合金)進行了以下探究活動：

[探究一]（1）將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，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，其原因是                                      。

（2）稱取碳素鋼6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到混合氣體Y。

①甲同學認為X中除Fe³⁺之外還可能含有Fe²⁺。若要確認其中的Fe²⁺，應選用        （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560mL(標準狀況)氣體Y通入足量溴水中，發生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr +H₂SO₄反應，然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體4.66g。由此推知氣體Y中SO₂的體積分數為         。

[探究二]根據上述實驗中SO₂體積分數的分析，丙同學認為氣體Y中還可能含有Q₁和Q₂兩種氣體，其中Q₁氣體，在標準狀況下，密度為0.0893g·L^－1。為此設計了下列探究實驗裝置（假設有關氣體完全反應）。

（3）裝置B中試劑的作用是                        

（4）分析Y氣體中的Q₂氣體是如何生成的                                     （用化學方程式表示）。

（5）已知洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認Q₂的存在，，需在裝置中添加洗氣瓶M于               （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，預計實驗現象應是                                                

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共14分）

（1）鐵被鈍化了；   （2）①D；               ②0.80；（3）檢驗SO₂是否除盡；

（4）C+2H₂SO₄CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；    （5）C；

（6）D中的固體由黑變紅和E中固體由白變藍；

【解析】（1）由于在常溫下，鐵在濃硫酸中發生鈍化，從而在鐵表面形成一層致密的氧化膜，所以不再和硫酸銅溶液反應。

（2）①亞鐵離子具有還原性，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，從而溶液褪色，據此可以鑒別，答案選D。

②硫酸鋇的物質的量是0.02mol，則根據原子守恒可知，SO₂的物質的量也是0.02mol。而混合氣的物質的量是0.025mol，所以SO₂的體積分數是0.02÷0.025＝0.80。

（3）在標準狀況下，密度為0.0893g·L^－1，則該氣體的相對分子質量是0.0893×22.4＝2.0，所以該氣體是氫氣。由于SO₂也能把堿石灰吸收，所以A裝置的作用是除去SO₂，而B中品紅溶液的作用就是檢驗SO₂是否除盡的。

（4）由于濃硫酸的強氧化性，也能把碳氧化生成CO₂，所以反應的方程式是C+2H₂SO₄CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

（5）由于CO₂也能堿石灰吸收，所以要確認CO₂的存在，則M應該放在B和C之間，答案選C。

（6）由于氫氣具有還原性，能把氧化銅還原生成紅色的銅和水，水能使無水硫酸銅變藍，即實驗現象是D中的固體由黑變紅和E中固體由白變藍。