Question

（14分）工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：

（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是        。

（2）另称取铁钉6.0g放入15.0ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。

①甲同学认为X中除Fe³⁺外还可能含有Fe²⁺，若要确认其中的Fe²⁺，应选用      （选填序号）。

a．KSCN溶液和氯水                    b．KSCN溶液和铁粉

c．浓氨水                              d．酸性KMnO₄溶液

②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：

SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄,然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为           。

分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。

（3）装置B中试剂的作用是           。

（4）认为气体Y中还含有Q的理由是           （用化学方程式表示）。

（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于            （选填序号）。

a．A之前      b．A-B间       c．B-C间       d．C-D间

（6）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是           。

Answer

（1）铁钉表面形成致密的氧化物薄膜，阻止铁和硫酸铜反应（或其他合理答案）（2分）

（2）①d （2分）②66.7%（或2/3）（2分）（3）检验SO2是否除尽（2分）

（4）C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O（2分）（5）c（2分）

（6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝（2分）

【解析】

试题分析：（1）铁钉放入冷硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行；

（2）①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色，溶液中已经有三价铁离子，选择a会造成干扰，b能检验三价铁离子的存在，选c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨，故选d；②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体） =0.015mol；

SO2 ～BaSO4

1mol  233g

n     2.33g

n=0.01mol

所以二氧化硫的体积分数为0.01/0.015×100%=66.7%。

（3）A除去二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫；

（4）在加热时，铁钉中不仅铁和浓硫酸反应，碳也和浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O

（5）Q为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化碳被碱石灰吸收，故选C；

（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色，同时有红色的铜单质生成，故答案为：D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝．

考点：浓硫酸的性质实验；二氧化硫的化学性质；二价Fe离子和三价Fe离子的检验。