Question

7．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）常溫下，工業上用鐵質容器盛放冷的濃硫酸，其原因是常溫下，鐵遇濃硫酸發生鈍化現象；
（2）稱取碳素鋼6.0g放入足量濃硫酸中，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d；
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0.56L（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80%．
【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M和N兩種氣體，其中M是密度最小的氣體．為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略，假設有關氣體完全反應）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗SO₂是否除盡；
（4）寫出Y氣體中的N氣體生成的化學方程式：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（5）為確認N的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于c；
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M，預計實驗現象應是D中固體由黑色變紅色和E中固體由白色變藍色．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發生鈍化現象；
（2）①亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色；
②根據硫酸鋇與二氧化硫的關系式計算二氧化硫的體積，再根據體積分數公式計算；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，據此判斷是否含有二氧化硫；
（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳和濃硫酸反應生成二氧化碳；
（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）M是密度最小的氣體，所以M是氫氣，氫氣具有還原性，能含有氧化銅同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍．

解答 解：（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發生氧化還原反應，在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進一步的反應，即發生鈍化現象，所以反應片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，
故答案為：常溫下，鐵遇濃硫酸發生鈍化現象；
（2）①亞鐵離子具有還原性，而酸性高錳酸鉀有氧化性，發生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，鐵離子和亞鐵離子同時存在時，應該用酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，故d正確，
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
則：V=$\frac{22.4L×4.66g}{233g}$=0.448L，
所以二氧化硫的體積分數為：$\frac{0.448L}{0.56L}$×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，碳能和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）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，所以澄清石灰水應放置在B和C之間，即在通入堿石灰之前檢驗，
故答案為：c；
（6）M是密度最小的氣體，所以M是氫氣，氫氣具有還原性，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：D中固體由黑色變紅色和E中固體由白色變藍色．

點評 本題考查性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，涉及濃硫酸的性質、二氧化硫的性質、常見物質的檢驗等知識點，側重于考查學生綜合運用化學知識的能力和實驗能力，注意常溫下鐵和冷的濃硫酸不是不反應，而是反應生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進一步反應，為易錯點．