Question

（14分）为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组用碳素钢(即铁和碳的合金)进行了以下探究活动：

【探究一】

（1）常温下，工业上用铁质容器盛放冷的浓硫酸，其原因是      。

（2）称取碳素钢6.0g放入15.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。

①甲同学认为X中除Fe³⁺之外还可能含有Fe²⁺。若要确认其中的Fe²⁺，应选用        （选填序号）。a．KSCN溶液和氯水  b．铁粉和KSCN溶液  c．浓氨水  d．酸性KMnO₄溶液

②乙同学取560mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体4.66g，由此可求算气体Y中SO₂的体积分数。

写出探究②中出现的所有离子反应方程式      。

【探究二】

根据上述实验中SO₂体积分数的分析，丙同学认为气体Y中还可能含有Q₁和Q₂两种气体，其中Q­₁气体，在标准状况下，密度为0.0893g·L^-1。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略，假设有关气体完全反应）。

（3）装置B中试剂的作用是       。

（4）分析Y气体中的Q₂气体是如何生成的        。（用化学方程式表示）。

（5）为确认Q₂的存在，需在装置中添加洗气瓶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Q₁，预计实验现象应是        。

Answer

（1）铁表面被钝化，阻止了内部金属与酸的进一步反应（2分）；（2）①d（2分）；

②SO2＋Cl2+2 H2O＝SO42-＋2Cl-+4H+ SO42- ＋Ba 2+= BaSO4↓（2分）；

（3）检验SO2是否除尽（2分）；（4）C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2 H2O（2分）；

（5）C（2分）； （6）D中的固体由黑变红和E中固体由白变蓝（2分）

【解析】

试题分析：（1）常温下，铁遇冷的浓硫酸发生氧化还原反应，在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步的反应，即发生钝化现象，所以常温下，工业上用铁质容器盛放冷的浓硫酸；

（2）①亚铁离子具有还原性，而酸性高锰酸钾有氧化性，发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色，故答案为：d；

②SO2具有还原性，能使溴水褪色，反应的离子方程式为SO2＋Cl2+2 H2O＝SO42-＋2Cl-+4H+，生成硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀，离子方程式为SO42- ＋Ba 2+= BaSO4↓；

（3）二氧化硫能使品红溶液褪色，所以用品红溶液检验二氧化硫是否除尽；

（4）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↑+2 H2O；

（5）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，但二氧化硫还能使品红溶液褪色，所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰，B装置是检验二氧化硫是否除尽，所以澄清石灰水应放置在B和C之间，即在通入碱石灰之前检验，故答案为：C；

（6）Q1气体，在标准状况下，密度为0.0893g•L-1，其相对分子质量为2，所以是氢气，氢气具有还原性，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。

考点：考查浓硫酸的性质、二氧化硫的性质、常见物质的检验等