Question

【題目】為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組用碳素鋼(即鐵和碳的合金)進行了以下探究活動：

[探究一](1)將已去除表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是_____________________。

(2)稱取碳素鋼6.0 g放入15.0 mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到混合氣體Y。

①甲同學認為X中除Fe3＋之外還可能含有Fe2＋。若要確認其中的Fe2＋，應選用_______(選填序號)。

A．KSCN溶液和氯水 B．鐵粉和KSCN溶液C．濃氨水 D．酸性KMnO4溶液

②乙同學取560 mL(標準狀況)氣體Y通入足量溴水中，發生SO2＋Br2＋2H2O=2HBr＋H2SO4反應，然后加入足量BaCl2溶液，經適當操作后得干燥固體4.66 g。由此推知氣體Y中SO2的體積分數為_______。

[探究二]根據上述實驗中SO2體積分數的分析，丙同學認為氣體Y中還可能含有Q1和Q2兩種氣體，其中Q1氣體，在標準狀況下，密度為0.0893 g·L－1。為此設計了下列探究實驗裝置(假設有關氣體完全反應)。

(3)裝置B中試劑的作用是_______________________。

(4)分析Y氣體中的Q2氣體是如何生成的_____________(用化學方程式表示)。

(5)已知洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認Q2的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于_______(填序號)。

A．A之前 B．A—B間

C．B—C間 D．C—D間

(6)如果氣體Y中含有Q1，預計實驗現象應是___________________。

Answer 1

【答案】鐵被鈍化了 D 0.80 檢驗SO2是否除盡 C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O C D中的固體由黑變紅和E中固體由白變藍

【解析】

（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發生鈍化現象；

（2）①亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色；

②氣體Y通入足量溴水中，發生SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4反應，根據硫酸鋇與二氧化硫的關系式計算二氧化硫的體積，再根據體積分數公式計算；

（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色；

（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳和濃硫酸反應生成二氧化碳；

（5）用澄清石灰水檢驗二氧化碳，首先要排除二氧化硫的干擾；

（6）Q1氣體，在標準狀況下，密度為0.0893gL-1，其相對分子質量為2，所以是氫氣，氫氣檢驗還原性，能含有氧化銅同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍。

（1）由于在常溫下，鐵在濃硫酸中發生鈍化，從而在鐵表面形成一層致密的氧化膜，所以不再和硫酸銅溶液反應。

（2）①亞鐵離子具有還原性，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，從而溶液褪色，據此可以鑒別，答案選D。

②硫酸鋇的物質的量是0.02mol，則根據原子守恒可知，SO2的物質的量也是0.02mol。而混合氣的物質的量是0.025mol，所以SO2的體積分數是＝0.80。

（3）在標準狀況下，密度為0.0893g·L－1，則該氣體的相對分子質量是0.0893×22.4＝2.0，所以該氣體是氫氣。由于SO2也能把堿石灰吸收，所以A裝置的作用是除去SO2，而B中品紅溶液的作用就是檢驗SO2是否除盡的。

（4）由于濃硫酸的強氧化性，也能把碳氧化生成CO2，所以反應的方程式是C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（5）由于CO2也能堿石灰吸收，所以要確認CO2的存在，則M應該放在B和C之間，答案選C。

（6）由于氫氣具有還原性，能把氧化銅還原生成紅色的銅和水，水能使無水硫酸銅變藍，即實驗現象是D中的固體由黑變紅和E中固體由白變藍。