Question

5．为研究铁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：
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）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，铁钉表面无明显变化，其原因是铁钉遇冷浓硫酸在表面形成致密的氧化膜．
（2）取铁钉6.0g放入15.0ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液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⁺．若要确认其中的Fe²⁺，应选用下列试剂中的d （ 选填序号）进行实验分析．
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乙同学取经干燥过的气体Y336ml（标准状况）通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g．由于此推知气体Y中H₂的体积分数为33.3%．

Answer 1

分析 （1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化；
（2）①利用+2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾褪色来检验；
②生成的SO₂具有还原性，通入足量溴水中发生反应：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒并结合关系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的物质的量，从而得出氢气的物质的量，再计算出氢气的体积分数．

解答 解：（1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性，铁钉遇冷浓硫酸在表面形成致密的氧化膜，阻止反应进一步进行，
故答案为：铁钉遇冷浓硫酸在表面形成致密的氧化膜；
（2）①+2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾褪色，a、b都不能检验亚铁离子，只有d能检验溶液中含有+2价铁离子，选c会生成两种沉淀，受氢氧化铁颜色的影响无法辨别，只能选d，
故答案为：d；
②SO₂具有还原性，通入足量溴水中，发生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，
标况下336mL混合气体的物质的量为：n（混合气体）=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，
SO₂→BaSO₄
1mol  233g
n     2.33g
则：n=$\frac{1mol×2.33g}{233g}$=0.01mol，
则混合气体中氢气的物质的量为0.015mol-0.01mol=0.005mol，相同条件下气体的体积之比等于其物质的量之比，
故混合气体中H₂的体积分数为：$\frac{0.005mol}{0.015mol}$×100%≈33.3%，
故答案为：33.3%．

点评 本题综合考查元素化合物知识、提出假设并设计实验方案的能力和文字表达能力，题目难度中等，试题开放性较强，涉及浓硫酸的强氧化性，C、S与Fe及其化合物的性质，注意熟练掌握浓硫酸的性质及性质实验方案的设计与评价原则．