Question

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⁺．写出生成Fe²⁺所有可能的离子反应方程式：______．若要确认其中有Fe²⁺，应选用______（选填序号）．
a．KSCN溶液和氯水  b．铁粉和KSCN溶液  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，发生反应的化学方程式为：______．然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g．由于此推知气体Y中SO₂的体积分数为______．

Answer

（1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化；
（2）①在加热条件下，浓硫酸与Fe反应生成Fe3+，当溶液浓度减小时，硫酸氧化性减弱，生成Fe2+；实验室在检验Fe2+时，可利用+2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾褪色来检验；
②生成的SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，利用硫元素的守恒，结合关系式：SO2→BaSO4求出SO2的体积分数．
【解析】
（1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，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，故答案为：铁表面被钝化；
（2）①在加热条件下，浓硫酸与Fe反应生成Fe3+，当溶液浓度减小时，硫酸氧化性减弱，生成Fe2+，反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，如硫酸完全消耗，且铁过量时，还会发生
Fe+2Fe3+=3Fe2+，+2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾褪色，溶液中已经有+3价铁离子，选择a会造成干扰，选b只能检验溶液中含有+3价铁离子，选c会造成两种沉淀，受氢氧化铁颜色的影响无法辨别，只能选d，故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑； Fe+2Fe3+=3Fe2+；d；
②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，
n（混合气体）==0.015mol，
SO2→BaSO4
1mol   233g
n      2.33g
n=0.01mol
则 SO2的体积分数：=66.7%，
故答案为：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；66.7%．