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：

【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）①d；②66．7%；

（3）检测二氧化硫是否除尽；

（4）C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（5）c；

（6）D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝；

（7）否；用托盘天平无法称量D或E的差量。

【解析】

试题分析：（1）铁钉放入冷硫酸中，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：铁钉表面被氧化；

（2）①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色，溶液中已经有三价铁离子，选择a会造成干扰，b能检验三价铁离子的存在，选c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨，故选d；

②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体）==0.015mol；

SO2 ～BaSO4

1mol 233g

n 2.33g

n=0.01mol，所以二氧化硫的体积分数为：×100%=66.7%，故答案为：66.7%；

（3）A除去二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫，故答案为：检验二氧化硫是否除尽；

（4）在加热时，铁钉中不仅铁和浓硫酸反应，碳也和浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应 方程式为C+2H2SO4（浓硫酸）CO2 ↑+2SO2↑+2H2O，故答案为：C+2H2SO4（浓硫酸）CO2 ↑+2SO2↑+2H2O；

（5）Q为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化碳被碱石灰吸收，故选C；

（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色，同时有红色的铜单质生成，故答案为：D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝；

（7）中学阶段质量的称量选择托盘天平，分度值是0.1g，所以无法精确称量出D或E的差量，故答案为：否，用托盘天平无法称量D或E的差量。

考点：考查了浓硫酸、二氧化硫的性质及亚铁离子、铁离子的检验的相关知识。