Question

为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某小组进行了以下探究活动：
【探究一】称取铁钉（碳素钢）12.0g放入30.0mL浓硫酸中，加热充分反应后得到溶液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⁺．若要确认其中是否含有Fe²⁺，应选择加入的试剂为______（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672mL（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4.66g．由此推知气体Y中SO₂的体积分数为______．
【探究二】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CO₂气体．为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）．

（3）写出产生CO₂的化学方程式______ CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

Answer

（1）Fe2+具有还原性，可与高锰酸钾发生氧化还原反应；
（2）根据反应的方程式SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl，利用关系式法解答；
（3）碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，可用酸性高锰酸钾除去，为避免空气中水合二氧化碳进入F装置，G装置起到可吸收空气中的水和二氧化碳的作用；
（5）确认气体Y中含有CO2，应完全排除二氧化硫的干扰，根据二氧化硫的漂白性解答；
（6）氢气具有还原性，能还原性，能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色．
【解析】
（1）溶液为Fe3+和Fe2+离子的混合物，加入KSCN溶液和氯水、铁粉和KSCN溶液、浓氨水都不能检验亚铁离子的存在，亚铁离子具有还原性，高锰酸钾溶液呈紫色，具有氧化性，可与亚铁离子在酸性条件下反应二褪色，故答案为：d；
（2）SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl，
所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为SO2-----BaSO4，
设二氧化硫的体积为V，
SO2-----BaSO4，
22.4L     233g
V         4.66g
V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的体积分数==66.7%，
故答案为：66.7%；
（3）碳素钢中含有碳，加热条件下，碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O，
故答案为：C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，但二氧化硫具有还原性，可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰，A装置是除去混合气体中的SO2，为避免空气中水合二氧化碳进入F装置，G装置起到可吸收空气中的水和二氧化碳的作用，以减小实验误差，
故答案为：除去混合气体中的SO2；防止空气中的水蒸气进入装置F；
（5）确认气体Y中含有CO2，应完全排除二氧化硫的干扰，当B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊，可说明含有CO2，
故答案为：B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊；
（6）氢气具有还原性，能还原性，能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色，这是检验水的特征反应，所以如果D中氧化铜变红，E中无水硫酸铜变蓝，则证明含有氢气，
故答案为：E中黑色固体变红色，F中无水硫酸铜由白色变蓝色．