Question

鐵是日常生活中用途最廣、用量最大的金屬材料。
（1）常溫下，可用鐵質容器盛裝濃硫酸的原因是        。
（2）某實驗小組利用下圖裝置驗證鐵與水蒸氣的反應。

①濕棉花的作用是     ，試管中反應的化學方程式是     。
②實驗結束后，取出少量反應后的固體于試管中，加入過量鹽酸，
固體完全溶解，所得溶液中存在的陽離子是_____                  （填序號）。
a．一定有Fe²⁺、H⁺和Fe³⁺             b．一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺   
c．一定有Fe²⁺、Fe³⁺，可能有 H⁺      d．一定有Fe³⁺、H⁺，可能有Fe²⁺
（3）另稱取一定量的鐵釘放入適量的濃硫酸中，加熱，充分反應后收集氣體。經測定氣體中含有SO₂、CO₂和H₂。
①鐵與濃硫酸反應的化學方程式是       。
②氣體中混有CO₂的原因是（用化學方程式表示）       。
③將672 mL（標準狀況）收集到的氣體通入足量溴水中，反應的離子方程式為                              ，然后加入足量BaCl₂溶液，經洗滌、干燥得到固體4.66 g。由此推知收集到的氣體中SO₂的體積分數是       。

Answer 1

（1）濃硫酸使鐵表面形成一層致密穩定的氧化膜
（2）①提供水蒸氣  3Fe+ 4H₂O Fe₃O₄ + 4H₂  ② b
（3）① 2Fe + 6H₂SO₄(濃)Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O
② C +2 H₂SO₄(濃)CO₂ +2SO₂ +2H₂O 
③ SO₂+Br₂+2H₂O==2Br^- + SO₄^2-+ 4H⁺    2/3

（1）常溫下，鐵在濃硫酸中發生鈍化，濃硫酸使鐵表面形成一層致密穩定的氧化膜，所以可用鐵質容器盛裝濃硫酸。
（2）①高溫下，鐵和水蒸氣反應生成氫氣，所以濕棉花的作用是提供水蒸氣，反應的方程式是3Fe+ 4H₂O Fe₃O₄ + 4H₂。
②由于在反應中鐵是過量的，所以反應后的固體混合物中，既有四氧化三鐵，也有鐵。由于鹽酸是過量的，所以溶液中一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺，答案選b。
（3）①濃硫酸具有強氧化性，所以鐵與濃硫酸反應的化學方程式是
2Fe + 6H₂SO₄(濃)Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O
②由于鐵中還原雜質碳，而碳也能和濃硫酸反應，方程式是C +2 H₂SO₄(濃)CO₂ +2SO₂ +2H₂O。
③SO₂能把溴水氧化，反應的方程式是 SO₂+Br₂+2H₂O==2Br^- + SO₄^2-+ 4H⁺。4.66g白色沉淀是硫酸鋇，所以硫酸鋇的物質的量是0.02mol，則SO₂的物質的量也是0.02mol，混合氣是0.03mol，因此SO₂的體積分數是2/3。