Question

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸，为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学校学习小组进行以下探究实验：
[一]（1）将已除去表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷的热的浓硫酸中，10分钟后移人硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是                   ；
（2）另称取铁钉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       
（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336mL（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2.33g由于此推知气体Y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Y中还可能含量有H₂和Q气体，为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）
（3）装置B中试剂的作用是                ；
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是             ；（用化学方程式表示）
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于           （选填序号）
a.A之前　　　　b.A-B间　　　　c.B-C间　　　　d.C-D间
（6）如果气体Y中含有H₂，预计实验的现象应是              ；
（7）若要测定限定体积气体Y中H2含量（标准状况下约有28ml　H₂），除用测量H2体积方法外，否选用质量称量方法？做出判断并说明理由               。

Answer 1

（1）铁钉表面已经被氧化
（2）① d   
②66.7%
(3)检验SO₂是否被完全除尽
(4)C+2H₂SO₄（浓） CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
(5)c
(6)D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝
(7) 否，用托盘天平无法称量D或E的差量。

（1）铁钉放入冷硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行，故答案为：铁钉表面被氧化；
（2）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，选择a会造成干扰，b能检验三价铁离子的存在，选c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨。
②SO₂具有还原性，通入足量溴水中，发生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体）=0.336L/22.4L/mol==0.015mol；
SO2 ～BaSO₄
1mol  233g
n    2.33g           n=0.01mol
所以二氧化硫的体积分数为：0.01mol/0.015mol×100%=66.7%。
（3）A除去二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫。
（4）在加热时，铁钉中不仅铁和浓硫酸反应，碳也和浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H₂SO₄（浓） CO₂ ↑+2SO₂↑+2H₂O。
（5）Q为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化碳被碱石灰吸收。
（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色，同时有红色的铜单质生成。（7）中学阶段质量的称量选择托盘天平，分度值是0.1g，所以无法精确称量出D或E的差量。