Question

11．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：
（1）常溫下，工業上用鐵質容器盛放冷的濃硫酸，其原因是鐵釘表面被鈍化；
（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80%．
（3）分析Y氣體中還含有另一種能使澄清石灰水變混濁的氣體，化學方程式表示是如何生成的C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；如果該反應有0.4mol電子轉移，則在標準狀況下產生氣體6.72L．

Answer 1

分析 （1）鐵在冷的濃硫酸中發生鈍化，表面形成致密的氧化膜；
（2）亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色；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）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；根據方程式轉移4mole-～～3×22.4L的氣體．

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：鐵釘表面被鈍化；
（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，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=$\frac{448ml}{560ml}$=80%，
故答案為：80%；
（3）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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，由方程式可知
4mole-～～3×22.4L，所以0.4mol電子轉移，生成氣體為6.72L，故答案為：C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；6.72．

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，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．