Question

（2011?鄭州二模）工業(yè)上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸．某學習小組為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，設計了以下探究活動：稱取鐵釘（碳素鋼）6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液M并收集到氣體N．
（1）該小組通過認真分析，認為M溶液中既含有Fe³⁺，也可能含有Fe²⁺．若確認溶液中有無Fe²⁺，應加入的試劑是

d

（選填序號）．
a．KSCN溶液和氯水                 b．鐵粉和KSCN溶液
c．NaOH溶液                       d．酸性KMnO₄溶液
（2）取320mL（標準狀況）氣體N通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，經過

過濾

、

洗滌

（填操作名稱）、干燥后，得到固體2.33g．氣體N與溴水反應的化學方程式為

SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr

，計算推知氣體N中SO₂的體積分數為

70%

．
（3）該小組通過對鐵釘的成分和SO₂體積分數的分析，認為氣體N中還可能含有H₂和另外一種氣體Q．你認為Q應該是

CO₂

，理由是

C+2H₂SO₄（濃）2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O

（用化學方程式表示）．
（4）取一定量N，利用下列儀器設計一個能同時檢驗N中含有H₂和氣體Q的裝置（夾持儀器、橡膠管和加熱裝置省略），儀器的連接順序是

A-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E）

（填字母），其中A的作用是

除去N中的SO₂

，B中試劑X的化學式是

Ca（OH）₂或Ba（OH）₂

．

Answer 1

分析：（1）實驗室在檢驗Fe²⁺時，可利用+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來檢驗；
（2）生成的SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒，結合關系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的體積分數；
（3）碳單質和濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化碳和二氧化硫；
（4）根據二氧化碳和二氧化硫的性質來檢驗其存在，二氧化碳檢驗之前要先把二氧化硫除凈．

解答：解：（1）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，溶液中已經有+3價鐵離子，選擇a會造成干擾，選b只能檢驗溶液中含有+3價鐵離子，選c會造成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，只能選d，故答案為：d；
（2）SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化鋇會產生白色沉淀，可以先洗滌然后再過濾來獲得純凈的硫酸鋇沉淀，則n（混合氣體）=

0.320L

22.4L/mol

≈0.014mol，
SO₂ ～BaSO₄
1mol    233g
n      2.33g
n=0.01mol
則 SO₂的體積分數：

0.01

0.014

×100%≈70%，故答案為：過濾；洗滌；SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；70%；
（3）在反應的過程中，碳單質可以和濃硫酸反應生成二氧化碳、二氧化硫等氣體，故答案為：CO₂；C+2H₂SO₄（濃）

△   .

2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（4）推斷所的氣體中可能含有二氧化碳，結合圖中設計裝置的目的，可知檢驗二氧化碳的方法是首先將二氧化硫除去→確認二氧化硫已經完全除去→澄清石灰水，對于氫氣的檢驗則可通過與灼熱氧化銅的反應現象和對產物水的驗證來實現，驗證氣體存在的順序為：SO₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實驗中要避免其它物質的性質干擾，順序為：A-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E），其中A酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去二氧化碳中的SO₂，B中試劑X的作用是除去二氧化硫，可以用Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂，
故答案為：A-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E）； 除去N中的SO₂；Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂．

點評：本題綜合考查元素化合物知識、提出假設并設計實驗方案的能力和文字表達能力，開放性較強，題目難度較大．