Question

（16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：

【探究一】

（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6．0 g放入15．0 mL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Fe^3＋外还可能含有Fe^2＋。若要确认其中的Fe^2＋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．KMnO₄酸性溶液

②乙同学取336 mL(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2．33 g。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__________

（7）若要测定336mL气体中H₂的含量(标准状况下约有28 mL H₂)，可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法？做出判断并说明理由__________   

Answer

（1）铁钉表面被氧化(2分)；（2）①d（1分）；②66．7%（3分）；

（3）检测二氧化硫是否除尽（2分）；

（4）C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O (2分)； （5）c(1分)；

（6）D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝(2分)；

（7）否(1分)，用托盘天平无法称量D或E的差量(2分)．

【解析】

试题分析：（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，其原因是铁钉表面被浓硫酸氧化，产生了一层氧化物薄膜，阻止了金属与外界接触，因此不能与CuSO4溶液发生反应；（2）①Fe2＋有还原性，可以跟具有氧化性的物质发生氧化还原反应，若反应现象明显，就可以用于物质的检验。a．由于在该溶液中含有Fe3+，因此无论是否Fe2＋离子，加入含有KSCN溶液，溶液就会变为血红色，因此该方法不能用于检验Fe2＋离子的存在，错误；b．加入铁粉Fe3+被还原为Fe2＋离子，再加入KSCN溶液，溶液无色，不能确定是否存在Fe2＋离子，错误；c．加入浓氨水，Fe3+会形成红褐色Fe(OH)3沉淀，Fe2＋形成白色Fe(OH)2沉淀会被红褐色覆盖，因此不能用于检验；错误；d．KMnO4酸性溶液是紫色的，具有氧化性，Fe2＋具有还原性，二者会发生氧化还原反应，是溶液变为无色，因此可以用于Fe2＋的检验，正确。②乙同学取336 mL(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，发生反应：BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl，经适当操作后得干燥固体2．33 g。则n(H2SO4)=n(BaSO4)= 2．33 g÷233g/mol=0．01mol，则根据方程式中物质之间的转化关系可知n(SO2)=0．01mol，V(SO2)=0．01mol×22．4L/mol=0．224L=224mL，则气体Y中SO2的体积分数为(224mL÷336mL) ×100％=66．7%；（3）将反应产生的气体先通过装有酸性KMnO4溶液的广口瓶A以除去其中含有的SO2气体，再通过装置B，用品红溶液检验二氧化硫是否除尽，若红色不褪去，就证明气体中不含有SO2气体 （4）气体Y中还含有CO2的理由是碳素钢中含有碳元素，可以被浓硫酸氧化，反应的方程式是：C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O；（5）为确认Q的存在，需在将已经确定不存在SO2时，用澄清石灰水检验CO2的存在，因此杂质装置M添加于BC之间，故选项是c；（6）如果气体Y中含有H2，由于H2有还原性，在加热时可以与灼热的CuO发生反应：H2+CuOCuO+H2O，干燥管中物质由黑色变为红色，反应产生的水通过无水硫酸铜时物质变为CuSO4•5H2O，物质由白色变为蓝色；（7）在标准状况下28mL氢气的物质的量是n(H2)=0．028L÷22．4L/mol=0．00125mol，反应产生的水的质量是m(H2O)=0．00125mol×18g/mol=0．0225g，即D、E质量差小于0．1g，而中学阶段称量物质选用托盘天平，分度值是0．1g,因此无法精确称量出D或E的差量，所以不能用托盘天平称量质量差法测量氢气含量。

考点：考查浓硫酸的性质、化学实验方案的设计及评价的知识。