题目内容
【题目】碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的金属材料。世界各工业国家在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。
Ⅰ
低碳钢含碳量低于0.3%，碳在钢中主要以Fe3C形式存在，则低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于______。
Ⅱ某兴趣小组同学为探究碳素钢与浓硫酸的反应，进行了以下探究实验。
(1)称取一定质量碳素钢样品放入一定体积浓硫酸中，加热使碳素钢完全溶解，得到溶液M并收集到混合气体W。
①甲同学认为M中除Fe3+之外还可能含有Fe2+，若要确认其中的Fe2+，可选用______
选填序号
A.氯水 
硫氰化钾溶液 
浓氨水
铁氰化钾溶液
酸性KMnO4溶液
②乙同学取336mL(标准状况气体W通入足量溴水中，再加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体W中SO2体积分数为______。
(2)根据上述实验中SO2体积分数的分析，丙同学认为气体中除SO2外，还可能含有X和Y两种气体，在标准状况下X气体的密度为0.0893g/L。为探究气体成分设计了下列探究实验装置
①反应过程中在通入W气体的同时，还要通入N2，其作用是______。
②装置B中试剂的作用是______，装置D中盛装的试剂是______，装置G的作用是______。
③如果气体W中含有X，预计实验现象应是______。
④分析W气体中的Y气体是如何生成的______用化学方程式表示。
【答案】4.5% DE 66.7% 输送W气体，确保W中个组成气体被后续装置充分吸收 检验二氧化硫是否被完全吸收 浓硫酸 防止空气中水蒸气进入干燥管，干扰氢气的存在 E中粉末由黑色变化为红色，F中固体白色边蓝色 2Fe3C+22H2SO4(浓)
3Fe2(SO4)3+2CO2↑+13SO2↑+22H2O 或C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
【解析】
Ⅰ.低碳钢含碳量低于0.3%，碳在钢中主要以Fe3C形式存在，元素守恒计算低碳钢中Fe3C的质量分数；
Ⅱ.(1)①亚铁离子的性质选取试剂，亚铁离子有还原性，可用强氧化性的物质检验，且必须有明显的实验现象；
②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，结合反应的定量关系计算；
二氧化硫能使品红溶液褪色，据此判断是否含有二氧化硫，在标准状况下X气体的密度为0.0893g/L，摩尔质量M=0.0893g/L×22.4L/mol=2g/mol，则为氢气，为探究气体成分设计了下列探究实验装置：
①反应过程中在通入W气体的同时，通过氮气可以把气体带入后续装置完全吸收；
②B中品红溶液是检验二氧化硫是否除尽；
③如果气体W中含有X为氢气，预计实验现象应是：氢气还原氧化铜生成铜和水，水蒸气进入无水硫酸铜粉末会反应变蓝色；
④分析W气体中的Y气体为二氧化硫气体，生成的来源可能是；Fe3C和浓硫酸加热反应生成，或碳和浓硫酸加热反应生成。
Ⅰ
低碳钢含碳量低于0.3%，碳在钢中主要以Fe3C形式存在，假设100g低碳钢，则含碳0.3g，根据C元素守恒计算得到低碳钢中Fe3C的质量分数
×100%=4.5%，低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于4.5%；
Ⅱ.(1)①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色，溶液中已经有三价铁离子，
A.氯水会氧化亚铁离子，但无明显的反应现象，A错误；
B.硫氰化钾溶液结合铁离子生成血红色溶液，但不能确定亚铁离子，B错误；
C.浓氨水和铁离子、亚铁离子反应生成沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨，不能确定是否含亚铁离子，C错误；
D.铁氰化钾溶液遇到亚铁离子生成蓝色沉淀是特征现象，可以检验亚铁离子，D正确；
E.酸性KMnO4溶液具有氧化性，和亚铁离子发生氧化还原反应，溶液褪色，可以验证亚铁离子的存在，E正确；
故合理选项是DE；
②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则
混合气体
=0.015mol；
根据S元素守恒可知n(SO2)=n(BaSO4)=2.33g÷233g/mol=0.01mol，所以二氧化硫的体积分数为：V=
×100%=66.7%；
(2)①反应过程中在通入W气体的同时，还要通入N2，其作用是：输送W气体，确保W中各组成气体被后续装置充分吸收；
②通过装置A通入高锰酸钾溶液气体中二氧化硫被氧化为硫酸，装置B中的品红溶液是检验二氧化硫是否被除尽的作用，装置D中盛装的试剂是浓硫酸，用来干燥气体进入玻璃管中，装置G的作用是防止空气中水蒸气进入干扰氢气的检验；
③如果气体W中含有X是氢气，预计实验现象应是：E中粉末由黑色变化为红色，F中固体白色边蓝色；
④分析W气体中的Y气体为二氧化硫气体，生成的来源可能是Fe3C和浓硫酸加热反应生成，也可能是碳和浓硫酸加热反应生成。反应的化学方程式：2Fe3C+22H2SO4(浓)3Fe2(SO4)3+2CO2↑+13SO2↑+22H2O或C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。
【题目】“废气”的综合处理与应用技术是科研人员的重要研究课题，CO、SO2、NO2是重要的大气污染气体。
（1）捕集处理后的CO是制取新型能源二甲醚（CH3OCH3）的原料，已知：①CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g），△H1=-41.0kJmol-1，②CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-49.0kJmol-1，③CH3OCH2（g）+H2O（g）2CH3OH（g）△H3=+23.5kJmol-1，则反应2CO（g）+4H2（g）CH3OCH2（g）+H2O（g）的△H=______。
（2）采用NaClO2溶液作为吸收剂可对烟气进行脱硝。323K下，向足量碱性NaClO2溶液中通入含NO的烟气，充分反应后，溶液中离子浓度的分析结果如下表，依据表中数据，写出NaClO2溶液脱硝过程中发生的总反应的离子方程式：______。
离子 | NO3- | NO2- | Cl- |
c/（molL-1） | 2.0×10-4 | 1.0×10-4 | 1.75×10-4 |
（3）已知973K时，SO2与NO2反应生成SO3和NO，混合气体经冷凝分离出的SO3可用于制备硫酸。
①973K时测得：NO2（g）NO（g）+1/2O2（g）K1=0.018；SO2（g）1/2+O2（g）SO3（g）K3=20．则反应SO2（g）+NO2（g）O3（g）+NO（g）的K3=______。
②973K时，向体积为1L的恒容密闭容器中充入SO2、NO2各aml，平衡时SO2的转化率为______。
③恒压下SO2的分压p（SO2）随温度的变化如图所示。当温度升高时，SO2（g）+NO2（g）SO2（g）+NO（g）的化学平衡常数______（填“增大”或”减小”），判断理由是______。
（4）用纳米铁可去除污水中的NO3-，反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O；相同温度下，纳米铁粉去除不同水样中的NO3-的速率有较大差异，下表中Ⅰ和Ⅱ产生差异的原因可能是______；Ⅱ中0～20mim内用NO3-表示的平均反应速率为______molL-1min-1。
反应时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | |
Ⅰ | c（NO3-）/10-4molL-1 | 8 | 3.2 | 1.6 | 0.8 | 0.64 |
Ⅱ | c（NO3-）/10-4molL-1（含少量Cu2+） | 8 | 0.48 | 0.32 | 0.32 | 0.32 |
