Question

工業上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸，為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學校學習小組進行以下探究實驗：
[一]（1）將已除去表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷的熱的濃硫酸中，10分鐘后移人硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是                   ；
（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液X并收集到氣體Y。①甲同學認為X中除Fe³⁺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336mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發生反應SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體2.33g由于此推知氣體Y中SO₂的體積分數為             ；
[探究二]分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，丙同學認為氣體Y中還可能含量有H₂和Q氣體，為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）
（3）裝置B中試劑的作用是                ；
（4）認為氣體Y中還含有Q的理由是             ；（用化學方程式表示）
（5）為確認Q的存在，需在裝置中添加M于           （選填序號）
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H₂，預計實驗的現象應是              ；
（7）若要測定限定體積氣體Y中H2含量（標準狀況下約有28ml　H₂），除用測量H2體積方法外，否選用質量稱量方法？做出判斷并說明理由               。

Answer 1

（1）鐵釘表面已經被氧化
（2）① d   
②66.7%
(3)檢驗SO₂是否被完全除盡
(4)C+2H₂SO₄（濃） CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
(5)c
(6)D中固體由黑色變紅和E中固體由白變藍
(7) 否，用托盤天平無法稱量D或E的差量。

（1）鐵釘放入冷硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鐵釘鈍化阻止反應進一步進行，故答案為：鐵釘表面被氧化；
（2）①亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀褪色，溶液中已經有三價鐵離子，選擇a會造成干擾，b能檢驗三價鐵離子的存在，選c生成兩種沉淀，受氫氧化鐵沉淀顏色的影響無法分辨。
②SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化鋇會產生白色沉淀，則n（混合氣體）=0.336L/22.4L/mol==0.015mol；
SO2 ～BaSO₄
1mol  233g
n    2.33g           n=0.01mol
所以二氧化硫的體積分數為：0.01mol/0.015mol×100%=66.7%。
（3）A除去二氧化硫，二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以B可以檢驗A中是否完全除去二氧化硫。
（4）在加熱時，鐵釘中不僅鐵和濃硫酸反應，碳也和濃硫酸反應生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為C+2H₂SO₄（濃） CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O。
（5）Q為二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，選擇a或b受二氧化硫的影響無法判斷二氧化碳的存在，選d時二氧化碳被堿石灰吸收。
（6）氫氣還原氧化銅會生成水蒸氣能使白色的硫酸銅粉末變藍色，同時有紅色的銅單質生成。（7）中學階段質量的稱量選擇托盤天平，分度值是0.1g，所以無法精確稱量出D或E的差量。