Question

15．工業上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸，為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動：
（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，其原因是在冷濃硫酸中鐵釘表面形成了一層致密的氧化物保護膜，阻止了鐵與硫酸銅溶液的接觸．
（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液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⁺．若要確認其中的Fe²⁺，需進行的實驗是向高錳酸鉀酸性溶液中滴加溶液X，若紫紅色褪去，則溶液X中含有Fe²⁺．
②乙同學取336mL（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，經適當操作后得干燥固體2.33g．由此推知氣體Y中SO₂的體積分數為（簡要表述計算過程）因為n（BaSO₄）=n（SO₂）=0.01mol，而336mL（標準狀況）氣體的物質的量為0.015mol，所以SO₂的體積分數為：$\frac{0.01}{0.015}$×100%=66.7%．

Answer 1

分析 （1）鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鐵釘鈍化；
（2）①實驗室在檢驗Fe²⁺時，可利用+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來檢驗；
②生成的SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒，結合關系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的體積分數．

解答 解：（1）鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鐵釘鈍化阻止反應進一步進行，故答案為：在冷濃硫酸中鐵釘表面形成了一層致密的氧化物保護膜，阻止了鐵與硫酸銅溶液的接觸；
（2）①實驗室在檢驗Fe²⁺時，可利用+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來檢驗，進行的實驗為向高錳酸鉀酸性溶液中滴加溶液X，若紫紅色褪去，則溶液X中含有Fe²⁺，
故答案為：向高錳酸鉀酸性溶液中滴加溶液X，若紫紅色褪去，則溶液X中含有Fe²⁺；
②SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，
n（混合氣體）=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，
SO₂ →BaSO₄
1mol     233g
n        2.33g
n=0.01mol
則 SO₂的體積分數：$\frac{0.01}{0.015}$×100%=66.7%，
故答案為：因為n（BaSO₄）=n（SO₂）=0.01mol，而336mL（標準狀況）氣體的物質的量為0.015mol，所以SO₂的體積分數為：$\frac{0.01}{0.015}$×100%=66.7%．

點評 本題綜合考查元素化合物知識、提出假設并設計實驗方案的能力和文字表達能力，開放性較強，涉及：濃硫酸的強氧化性，C、S與Fe及其化合物的性質，題目難度中等．