Question

工业上常用铝质容器盛装冷浓酸．为研究铝质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
[探究一]
（1）将铝片放入氢氧化钠溶液中以除去表面氧化膜，反应的离子方程式为

 

 

（2）将已去除表面氧化物的铝片放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铝片表面无明显变化，其原因是

 

．
（3）另称取铝片6.0g放入15.0mL浓硫酸中，加热，充分应后收集到气体X．甲同学取448ml（标准状况）气体X通入足量过氧化氢溶液中，然后再加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g，由于此推知气体X中SO₂的体积分数为

 

．
[探究二]
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体X中还可能含量有H₂．为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）．

（1）丙同学认为还可能产生氢气的理由是

 

．
（2）A中试剂可选用

 

a．高锰酸钾溶液    b．品红溶液     c．氢氧化钠溶液     d．溴水
（3）B中加入的试剂可能是

 

，E的作用是

 

；
（4）可以证明气体X中含有氢气的实验现象是：

 

．

Answer 1

分析：[探究一]
（1）铝片表面氧化膜为氧化物，氧化铝为两性氧化物，能够与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水；
（2）常温条件下，铝与浓硫酸能产生钝化现象；
（3）双氧水将二氧化硫氧化成硫酸，2.33g白色沉淀为硫酸钡，根据原子守恒计算出二氧化硫的物质的量，再计算出二氧化硫的体积分数；
[探究二]
（1）浓硫酸变成稀硫酸，稀硫酸与金属铝反应生成氢气；
（2）根据实验目的是检验二氧化硫中混有氢气，所以装置A的作用是将二氧化硫除去，据此进行判断合理的试剂；
（3）利用氢气的还原性检验混合气体中含有氢气，将氢气通入装置C前必须进行干燥，避免大试管炸裂；装置E作用是防止空气中的水分进入装置D，避免干扰氢气的检验；
（4）氢气与氧化铜反应生成金属铜和水蒸气，如果混合气体中含有氢气，则黑色氧化铜变成红色铜，且D中固体变蓝．

解答：解：[探究一]
（1）铝片表明生成氧化铝保护膜，最终了金属铝继续被氧化，可以用氢氧化钠溶液除去铝表明的氧化铝，反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（2）铝片放入冷硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铝片钝化阻止反应进一步进行，
故答案为：铝表面被钝化；
（3）SO₂具有还原性，通入足量双氧水中，SO₂被氧化成H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体）=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol；
SO₂ ～BaSO₄
1mol  233g
n     2.33g
n=0.01mol
所以二氧化硫的体积分数为：

0.01mol

0.02mol

×100%=50%，
故答案为：50%；
[探究二]
（1）由于随着反应的进行，浓硫酸会逐渐变为稀硫酸，金属铝能够与稀硫酸反应产生氢气，
故答案为：随着反应的进行，浓硫酸逐渐变为稀硫酸，铝与稀硫酸反应产生氢气；
（2）装置A中的试剂必须能够将二氧化硫气体除去，选用试剂可以为酸性高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液、溴水；品红试液可以检验二氧化硫，但是不能用于除去二氧化硫，所以正确的是acd，
故答案为：acd；
（3）装置B中盛放的是浓硫酸，用于干燥除去二氧化硫的后的气体，防止气体中的水蒸气加入装置C导致大试管断裂；装置D用于检验反应产物是否有水分生成，所以必须使用碱石灰吸收空气中的水蒸气，防止空气中得水蒸气进入D装置中干扰氢气的检验，
故答案为：浓硫酸；防止空气中得水蒸气进入D装置中；
（4）如果混合气体中含有氢气，则C中固体CuO由黑变红，同时装置D中无水硫酸铜固体由白变蓝，
故答案为：C中固体由黑变红和D中固体由白变蓝．

点评：本题考查了金属铝及其化合物性质、浓硫酸的性质、常见气体的检验，题目难度中等，注意掌握铝及其化合物的性质、浓硫酸的化学性质，明确常见气体的性质及检验方法．