Question

（16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，工业上可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⁺，产生Fe²⁺的离子反应方程为：         ，检验是否有Fe²⁺应选用下列        （选填序号）试剂。

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(标准状况下)气体Y通入足量溴水中，可以发生：SO₂+Br₂+2H₂O＝2HBr +H₂SO₄反应，然后加入足量BaCl₂溶液，经正确操作后得干燥固体4.66g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为        。

【探究二】

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是相对分子质量最小的气体，在标准状况下，密度为0.0893g·L^-1，Q₂是空气的成份之一。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）用化学方程式表示Y气体中的Q₂气体是如何生成的：                  ；

（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

Answer

（1）铁表面被钝化；

（2）① Fe+2H+＝Fe2++H2↑(或2Fe3++Fe＝3Fe2+)； D；② 0.80（或80%）；

（3）检验SO2是否除尽； （4）C+2H2SO4（浓） CO2↑+2SO2↑+2H2O； （5）C；

【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，即铁表面被钝化，所以常温下，工业上可用铁质容器盛放冷的浓硫酸。

（2）①铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe+2H+＝Fe2++H2↑;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，答案选D。

②根据化学反应SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 ，H2SO4+BaCl2 =BaSO4↓+2HCl，

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，

22.4L 233g

V 4.66g

V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的体积分数=448/560=80%。

（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↑+2H2O；

（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，答案选C。

考点：考查铁及其化合物的性质，探究实验的设计与评价。