Question

【題目】鋼材在社會發展中應用廣泛。為研究某種碳索鋼(含少量碳和硫)的成分，科研小組進行了如下探究活動。

稱取碳素鋼(已除表面氧化物)24.0g放入耐高溫反應管中與O2反應，除去未反應的O2，收集到干燥混合氣體X 1.12L(已折算成標準狀況下的體積)。

（1）科研小組用下圖所示實驗裝置檢驗混合氣體X的組成。

①裝置B中的試劑是___________，裝置C的作用是_________。

②若觀察到________(填實驗現象)，證明X中含有CO。

（2）反應后，耐高溫反應管內固體中除含有Fe3+之外，還可能含有Fe2+。要確定其中的Fe2+，可選用_______(填序號)。

a.KSCN溶液和氯水 b.KSCN溶液和鐵粉

c.稀鹽酸和K3[Fe(CN)6]溶液 d.稀H2SO4和KMnO4溶液

（3）科研小組用下圖所示裝置(部分)測定SO2的體積分數，并計算碳素鋼的含碳量。將氣體X緩慢通過實驗裝置，當觀察到_____(填實驗現象)時，停止通氣，此時氣體流量儀顯示的流量為112mL(已換算成標準狀況)。則氣體X中SO2的體積分數為_____，碳素鋼中碳元素的質量分數為_________(保留1位小數)。

Answer 1

【答案】 品紅溶液 驗證X中是否含有CO2 E中黑色固體逐漸變紅，F中澄清石灰水變渾濁 cd Ⅲ中溶液由藍色突變為無色 5% 2.4%

【解析】（1）①X中的氣體可能是CO、CO2、SO2，酸性高錳酸鉀可以除去SO2，B裝置裝品紅溶液檢驗SO2是否除干凈，裝置C可以用來檢驗CO2氣體，故答案為：品紅溶液；驗證X中是否含有CO2。②裝置E和F用來檢驗CO，如果觀察到E中黑色固體逐漸變紅，F中澄清石灰水變渾濁，說明X中有CO。

（2）首先用酸將耐高溫管中的Fe的氧化物轉化為離子，K3[Fe(CN)6]溶液遇到亞鐵離子會產生藍色沉淀，KMnO4溶液會將亞鐵離子氧化，紫色褪去，故選cd。

（3）該實驗是通過二氧化硫與碘單質反應測定二氧化硫的含量，碘遇淀粉變藍，當Ⅲ中溶液由藍色突變為無色時說明碘恰好反應完了，測試可以測得消耗二氧化硫的量。發生反應SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，參與反應的二氧化硫的量為n(SO2)=n(I2)=0.01×0.025=0.00025mol，n(X)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，二氧化硫體積分數為0.00025÷0.005=0.05，體積分數為5%。混合氣體的物質的量為1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，X中C原子的物質的量為0.05mol×(1-0.05)=0.0475mol，碳素鋼中碳元素的質量分數為(12g/mol×0.0475mol) ÷24g×100%=2.4%，故答案為：Ⅲ中溶液由藍色突變為無色；5% ；2.4%。