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）甲同学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____________________。

【探究二】

（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。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________。

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_________________。

Answer

（1）铁钉表面被钝化（2）66.7%

（3）检验SO2是否除尽

（4）C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O（5）c

（6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝

【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；

（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。

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）=0.336L/22.4L/mol==0.015mol；

n=0.01mol

所以二氧化硫的体积分数为：0.01mol/0.015mol×100%=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。

（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）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。

考点：本题考查铁、浓硫酸的性质。