Question

【題目】工業上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸。某學習小組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)另取該鐵釘樣品放入一定體積的濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y。取336 mL(標準狀況)氣體Y通入足量溴水中，發生反應的離子方程式為__________________，然后加入足量BaCl2溶液，經適當操作后得干燥固體2.33 g。由此推知氣體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，則M中盛放的試劑為___________，需將裝置M添加于________(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H2，預計實驗現象應是_____________________________________。

Answer 1

【答案】鐵在濃硫酸中鈍化，不再與硫酸銅溶液反應 SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+Br- 66.7% 檢驗SO2是否除盡 C+2H2SO4(濃) CO2↑+2SO2↑+2H2O 澄清石灰水 c D中黑色粉末變紅，E中白色粉末變藍

【解析】

探究二：裝置A中盛放高猛酸鉀可以用于吸收二氧化硫，B可用于檢驗二氧化硫是否除盡，C用于干燥氣體，在加熱條件下，氫氣與CuO反應，E用于檢驗水的生成，F可防止空氣中的水進入E裝置，為了檢驗是否生成二氧化碳，可在B、C之間添加盛有澄清石灰水的M，以此解答該題。

(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。

(2)濃硫酸有較強氧化性，與金屬單質反應時優先體現硫元素的氧化性，所以氣體Y中一定有二氧化硫，溴水有較強氧化性可將二氧化硫氧化成硫酸，離子方程式為：SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+Br-；加入足量BaCl2溶液，經適當操作后得干燥固體2.33 g，該固體為硫酸鋇，其物質的量為：，根據元素守恒可知n(SO2)=0.01mol，標況下的體積為0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，所以體積分數為：=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)鐵釘除鐵以外還有少量碳單質，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，所以氣體還含有二氧化碳；

(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，所以選c；

(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。