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                                                            。
（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．NaOH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。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为           。
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，预计实验现象应是                                  。

Answer 1

（1）铁钉表面形成致密的氧化物薄膜，阻止铁和硫酸铜反应（或其他合理答案）
（2）①d  ②66.7%（或其他合理答案）
（3）检验SO₂是否除尽
（4）C+2H₂SO₄(浓)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（5）c
（6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝

解析试题分析：（1）铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，浓硫酸有强氧化性，能使铁钉钝化，表面形成致密的氧化物薄膜，而阻止反应进一步进行。
（2）①＋2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾溶液褪色，故d项正确；溶液中已经有＋3价铁离子，选项a会造成干扰；选项b、c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨。
②根据化学方程式可得n(SO₂)=n(H₂SO₄)=n(BaSO₄)=2.33g÷233g/mol=0.01mol，气体Y中SO₂的体积分数为：0.01mol×22.4L/mol÷0.336L=66.7%。
（3）装置B中为品红溶液，作用为：检验SO₂是否除尽。
（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，故选C。
（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。
考点：本题考查金属的钝化、Fe²⁺的检验、根据化学方程式的计算、试剂的选择与作用、实验现象的分析。