Question

铁是日常生活中用途最广、用量最大的金属材料。

（1）常温下，可用铁质容器盛装浓硫酸的原因是         。

（2）某实验小组利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。

①湿棉花的作用是      ，试管中反应的化学方程式是      。

②实验结束后，取出少量反应后的固体于试管中，加入过量盐酸，

固体完全溶解，所得溶液中存在的阳离子是_____                   （填序号）。

a．一定有Fe²⁺、H⁺和Fe³⁺             b．一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺   

c．一定有Fe²⁺、Fe³⁺，可能有 H⁺      d．一定有Fe³⁺、H⁺，可能有Fe²⁺

（3）另称取一定量的铁钉放入适量的浓硫酸中，加热，充分反应后收集气体。经测定气体中含有SO₂、CO₂和H₂。

① 铁与浓硫酸反应的化学方程式是        。

② 气体中混有CO₂的原因是（用化学方程式表示）        。

③ 将672 mL（标准状况）收集到的气体通入足量溴水中，反应的离子方程式为                               ，然后加入足量BaCl₂溶液，经洗涤、干燥得到固体4.66 g。由此推知收集到的气体中SO₂的体积分数是        。

Answer

（1） 浓硫酸使铁表面形成一层致密稳定的氧化膜

（2）①提供水蒸气  3Fe+ 4H2O Fe3O4 + 4H2   ② b

（3）① 2Fe + 6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

 ② C +2 H2SO4(浓)CO2 +2SO2 +2H2O 

③ SO2+Br2+2H2O==2Br- + SO42-+ 4H+    2/3

【解析】（1）常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，浓硫酸使铁表面形成一层致密稳定的氧化膜，所以可用铁质容器盛装浓硫酸。

（2）①高温下，铁和水蒸气反应生成氢气，所以湿棉花的作用是提供水蒸气，反应的方程式是3Fe+ 4H2O Fe3O4 + 4H2 。

②由于在反应中铁是过量的，所以反应后的固体混合物中，既有四氧化三铁，也有铁。由于盐酸是过量的，所以溶液中一定有Fe2+、H+，可能有Fe3+，答案选b。

（3）①浓硫酸具有强氧化性，所以铁与浓硫酸反应的化学方程式是

2Fe + 6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

②由于铁中还原杂质碳，而碳也能和浓硫酸反应，方程式是C +2 H2SO4(浓)CO2 +2SO2 +2H2O。

③SO2能把溴水氧化，反应的方程式是 SO2+Br2+2H2O==2Br- + SO42-+ 4H+。4.66g白色沉淀是硫酸钡，所以硫酸钡的物质的量是0.02mol，则SO2的物质的量也是0.02mol，混合气是0.03mol，因此SO2的体积分数是2/3。