Question

回答以下问题：

（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）另称取已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)6．0g放入15．0ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液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⁺。写出生成Fe²⁺所有可能的离子方程式：               。

②乙同学取336ml(标准状况)气体Y通入足量氯水中，发生反应的化学方程式为：               。

然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2．33g。由于此推知气体Y中SO₂的体积分数为            。

（3）向100ml水中投入Na和Al共16克，充分反应后剩余金属1g。计算放出H₂的体积为         升(标准状况下)

（4）向含有0.3mol NaAlO₂的溶液中滴加1mol/L HCl，当生成7.8克沉淀时，加入盐酸的体积为         mL

（5）向一定量的Fe、Fe₂O₃和CuO混合物投入120 ml 2.2 mol/L的硫酸溶液中，充分反应后生成896 mL标准状况下的气体，得不溶物1.28 g，过滤后，向滤液中加入2 mol/L的NaOH溶液，加至40 mL时开始出现沉淀，则滤液中FeSO₄的物质的量浓度为(设滤液体积为120 ml)          mol/L

Answer

(10分)

（1）铁表面被钝化；

（2）①Fe+2H+＝Fe2++H2↑；Fe+ 2Fe3+＝3Fe2+；②SO2+Cl2+2H2O＝2HCl+H2SO4；66．7%；

（3）13.44；

（4）100或900；

（5）1.87mol·L－1；

【解析】

试题分析：（1）铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，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：铁表面被钝化；

（2）①在加热条件下，浓硫酸与Fe反应生成Fe3+，当溶液浓度减小时，硫酸氧化性减弱，生成Fe2+，反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，如硫酸完全消耗，且铁过量时，还会发生Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑； Fe+2Fe3+=3Fe2+；

②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，n(混合气体)==0.015mol，

SO2→BaSO4

1mol 233g

n 2.33g

n=0.01mol，则 SO2的体积分数：×100%=66.7%，故答案为：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；66.7%．

（3）Al和水不反应，所以剩余金属应该是Al，反应方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，可以得出关系式Na～NaOH～Al，则参与反应的Na和Al的质量之比为23：27，Na和Al的质量和为15g，所以n(Na)==0.3mol，n(Al)==0.3mol，根据Na、Al和氢气之间的关系式得氢气体积=(0.3mol×0.5+0.3mol×1.5)×22.4L/mol=13.44L，故答案为：13.44；

（4）n(Al(OH)3)==0.1mol＜0.3mol，一种情况是：铝元素存在于偏铝酸钠和氢氧化铝中，此时盐酸少量，只能沉淀一部分AlO2-，根据NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl得，n(HCl)=n(Al(OH)3)=0.1mol，则盐酸体积==100mL；

另一种情况是铝元素存在于氯化铝和氢氧化铝中，此时盐酸较多，先把AlO2-全部沉淀，后又将部分沉淀溶解，生成氢氧化铝需要n(HCl)=n(NaAlO2)=n(Al(OH)3)=0.3mol，溶解Al(OH)3生成氯化铝需要盐酸的n(HCl)=3n(AlCl3)=3×(0.3-0.1)mol=0.6mol，所以需要盐酸体积==900mL，故答案为：100或900；

（5）固体混合物和稀硫酸反应后有固体剩余，说明溶液中不存在铁离子，向滤液中加入加入2mol/L的NaOH溶液，加至40mL时开始出现沉淀，说明硫酸有剩余，铁先和铜离子后和氢离子发生置换反应，所以滤液中的溶质是硫酸、硫酸亚铁，n(H2SO4)=2.2mol/L×0.12L=0.264mol，

与氢氧化钠反应的硫酸的物质的量=n(NaOH)=×2mol/L×0.04L=0.04mol，

剩余的硫酸的物质的量=0.264mol-0.04mol=0.224mol，

剩余硫酸与固体反应生成了硫酸亚铁，根据硫酸和硫酸亚铁的关系式计算硫酸亚铁的物质的量浓度= =1.87mol/L，故答案为：1.87。

【考点定位】考查浓硫酸的性质、二价Fe离子和三价Fe离子的检验、化学方程式的有关计算

【名师点晴】本题综合考查元素化合物知识、提出假设并设计实验方案的能力和文字表达能力，开放性较强，涉及：浓硫酸的强氧化性，C、S与Fe及其化合物的性质。本题中明确各物理量之间的关系是解本题的关键，注意该题中气体的体积和固体的质量对该题的干扰，否则会导致解题错误。