Question

1．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：
【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，其原因是鐵釘表面被鈍化（或其他合理答案）．
（2）另稱取鐵釘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⁺應選用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66.7%．
【探究二】
分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，丙同學認為氣體Y中還可能含有H₂和Q氣體．為此設計了如圖探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗SO₂是否除盡．
（4）為確認Q的存在，需在裝置中添加M于c（選填序號）．
a．A之前　　　　　　b．A～B間           c．B～C間         d．C～D間
（5）如果氣體Y中含有H₂，預計實驗現象應是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍．
（6）裝置F的作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入裝置E中．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵和濃硫酸發生鈍化現象；
（2）①亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
②根據SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，所以2.33g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.01mol，標況下二氧化硫體積=0.01mol×22.4L/mol=224mL；
（3）品紅溶液能檢驗二氧化硫存在；
（4）碳和濃硫酸反應生成二氧化碳，所以Q為CO₂，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗二氧化碳；
（5）氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍色；
（6）空氣中含有水蒸氣和二氧化碳，影響氫氣、二氧化碳的檢驗．

解答 解：（1）常溫下，鐵和濃硫酸反應生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進一步被氧化，該現象為鈍化現象，所以將鐵釘放入濃硫酸片刻無明顯變化的原因是鐵釘表面被鈍化，故答案為：鐵釘表面被鈍化（或其他合理答案）；
（2）①a．氯水能將亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子和KSCN溶液反應導致溶液呈血紅色，但不能確定原來溶液中一定含有亞鐵離子，故錯誤；                  
b．鐵粉和酸反應生成亞鐵離子，不能確定原來溶液中是否含有亞鐵離子，故錯誤；
c．濃氨水和亞鐵離子反應生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵能被氧化生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，不能確定溶液中一定含有亞鐵離子，故錯誤；                            
d．亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，故正確；
故選d；　  
②根據SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄知，二氧化硫被氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，所以2.33g沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據S原子守恒得n（BaSO₄）=n（S）=n（SO₂）=0.01mol，標況下二氧化硫體積=0.01mol×22.4L/mol=224mL，二氧化硫體積分數=$\frac{224mL}{336mL}×100%$=66.7%，
故答案為：66.7%；
（3）品紅溶液能檢驗二氧化硫存在，所以該裝置的作用是檢驗SO₂是否除盡，故答案為：檢驗SO₂是否除盡；         
（4）碳和濃硫酸反應生成二氧化碳，所以Q為CO₂，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗二氧化碳，故選c；
（5）氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，所以如果Y中含有氫氣，預計實驗現象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍，故答案為：D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍；
（6）空氣中含有水蒸氣和二氧化碳，影響氫氣、二氧化碳的檢驗，所以該裝置作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入裝置E中，
故答案為：防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入裝置E中．

點評 本題考查性質實驗方案評價，為高頻考點，明確實驗原理是解本題關鍵，知道每個裝置可能發生的反應及其作用，難點是判斷堿石灰作用，題目難度中等．