Question

（2010?武汉模拟）为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某小组进行了以下探究活动：
【探究一】称取铁钉（碳素钢）12.0g放入30.0mL浓硫酸中，加热充分反应后得到溶液X，并收集到气体Y．
（1）甲同学认为X中除Fe³⁺外还可能含有Fe²⁺．若要确认其中是否含有Fe²⁺，应选择加入的试剂为

d

（选填序号）
a．KSCN溶液和氯水b．铁粉和KSCN溶液
c．浓氨水d．酸性KMnO₄溶液
（2）乙同学取672mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体4.66g．由此推知气体Y中SO₂的体积分数为

66.7%

．
【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Y中还可能含有H₂和CO₂气体．为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）．

（3）写出产生CO₂的化学方程式

C+2H₂SO₄（浓）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

（4）装置A中试剂的作用是

除去混合气体中的SO₂

装置G的作用是

防止空气中的水蒸气进入装置F

（5）简述确认气体Y中含有CO₂的实验现象

B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊

．
（6）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是

E中黑色固体变红色，F中无水硫酸铜由白色变蓝色

．

Answer 1

分析：（1）Fe²⁺具有还原性，可与高锰酸钾发生氧化还原反应；
（2）根据反应的方程式SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，利用关系式法解答；
（3）碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，可用酸性高锰酸钾除去，为避免空气中水合二氧化碳进入F装置，G装置起到可吸收空气中的水和二氧化碳的作用；
（5）确认气体Y中含有CO₂，应完全排除二氧化硫的干扰，根据二氧化硫的漂白性解答；
（6）氢气具有还原性，能还原性，能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色．

解答：解：（1）溶液为Fe³⁺和Fe²⁺离子的混合物，加入KSCN溶液和氯水、铁粉和KSCN溶液、浓氨水都不能检验亚铁离子的存在，亚铁离子具有还原性，高锰酸钾溶液呈紫色，具有氧化性，可与亚铁离子在酸性条件下反应二褪色，故答案为：d；
（2）SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为SO₂-----BaSO₄，
设二氧化硫的体积为V，
SO₂-----BaSO₄，
22.4L     233g
V         4.66g
V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的体积分数=

448mL

672mL

×100%=66.7%，
故答案为：66.7%；
（3）碳素钢中含有碳，加热条件下，碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H₂SO₄（浓）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（4）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，但二氧化硫具有还原性，可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰，A装置是除去混合气体中的SO₂，为避免空气中水合二氧化碳进入F装置，G装置起到可吸收空气中的水和二氧化碳的作用，以减小实验误差，
故答案为：除去混合气体中的SO₂；防止空气中的水蒸气进入装置F；
（5）确认气体Y中含有CO₂，应完全排除二氧化硫的干扰，当B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊，可说明含有CO₂，
故答案为：B中品红溶液不褪色，C中石灰水变浑浊；
（6）氢气具有还原性，能还原性，能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色，这是检验水的特征反应，所以如果D中氧化铜变红，E中无水硫酸铜变蓝，则证明含有氢气，
故答案为：E中黑色固体变红色，F中无水硫酸铜由白色变蓝色．

点评：本题考查了浓硫酸的性质、二氧化硫的性质、常见物质的检验等知识点，注意常温下，铁和冷的浓硫酸不是不反应，而是反应生成了致密的氧化物薄膜而阻止了进一步反应，为易错点．