Question

(共14分)為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組用碳素鋼(即鐵和碳的合金)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）稱取碳素鋼6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到混合氣體Y。

① 甲同學認為X中除Fe³⁺之外還可能含有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560mL(標準狀況)氣體Y通入足量溴水中，發生SO₂+Br₂+2H₂O===2HBr +H₂SO₄反應，然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體4.66g。由此推知氣體Y中SO₂的體積分數為         。

[探究二]

根據上述實驗中SO₂體積分數的分析，丙同學認為氣體Y中還可能含有Q₁和Q₂兩種氣體，其中Q­₁氣體，在標準狀況下，密度為0.0893g·L^－1。為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略，假設有關氣體完全反應）。

（3）裝置B中試劑的作用是                        

（4）分析Y氣體中的Q₂氣體是如何生成的                           （用化學方程式表示）。

（5）為確認Q₂的存在，需在裝置中添加洗氣瓶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Q₁，預計實驗現象應是                      

 

Answer 1

【答案】

 (14分)（1）鐵在冷的濃硫酸中鈍化了（2分）；（2）①D（2分）；  ②0.80（2分）；

（3）檢驗SO₂是否除盡（2分）；（4）C+2H₂SO₄（濃）CO₂↑+2SO₂↑+2 H₂O（2分）；

（5）C（2分）；（6）D中的固體由黑變紅和E中固體由白變藍（2分）；

【解析】（1）常溫下，鐵在濃硫酸中發生鈍化，表面形成一層致密的保護膜，所以不能再和硫酸銅反應。

（2）①亞鐵離子具有還原性，據此可以鑒別。由于溶液中含有鐵離子，所以不能用KSCN溶液。由于高錳酸鉀溶液具有氧化性，且是顯紫紅色的，所以答案選D。

②4.66g固體是硫酸鋇，物質的量是0.02mol，根據原子守恒可知，SO₂也是0.02mol，標準狀況下的體積448ml，所以體積分數是448÷560＝0.8，即80％。

（3）標準狀況下，密度為0.0893g·L^－1，則氣體的相對分子質量是0.0893×22.4＝2，所以Q­₁是氫氣。由于SO₂會干擾CO₂的檢驗，所以A裝置是除去SO₂的，因此B裝置是檢驗SO₂是否除盡的。

（4）由于碳素鋼中含有碳元素，在加熱的條件小，濃硫酸能氧化碳生成CO₂，方程式是C+2H₂SO₄（濃）CO₂↑+2SO₂↑+2 H₂O。

（5）由于CO₂的存在能干擾氫氣的檢驗，所以在通入D裝置之前需要除去CO₂，即C裝置是除去CO₂并干燥氫氣的，所以M應該在BC之間，答案選C。

（6）氫氣檢驗還原性，能還原氧化銅，生成銅和水，所以實驗現象是D中的固體由黑變紅，且E中固體由白變藍。