Question

某学生按图示方向将A装置与下面所示装置相连，设计如下实验，请帮助完成实验报告。

（一）实验目的：研究铁与浓硫酸的反应

（二）实验药品：铁钉、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液、氧化铜、硫酸铜溶液

（三）实验步骤

（四）问题探究：

该学生在实验过程中，观察到D装置中溶液颜色逐渐变浅，E装置中溶液颜色未见明显变化，再过一段时间后，G装置中氧化铜粉末由黑色转变为红色。气球H逐渐鼓起，此时E装置中溶液颜色仍未明显变化。

（1）G装置中氧化铜由黑变红，请结合化学方程式说明原因是______________。

（2）为证明铁钉与浓硫酸在不加热时是否发生化学反应，可采用的方法是__________。

Answer 1

(三)②原因：铁遇冷的浓硫酸发生钝化

    ③原因：铁表面的氧化膜被破坏并发生反应，溶液中有Fe³⁺生成，并伴随有SO₂气体产生

(四)(1)A装置中浓硫酸在加热的条件下与铁反应逐渐变为稀硫酸，发生Fe+H₂SO₄FeSO₄+H₂↑，生成的H₂经过G装置中发生CuO+H₂Cu+H₂O，所以氧化铜由黑变红

(2)将铁钉放置在冷的浓硫酸浸泡一段时间后，取出铁钉置于硫酸铜溶液中，观察铁钉表面是否有红色物质析出：若没有红色物质析出，则表明在不加热时，铁钉与浓硫酸发生反应，否则铁钉与浓硫酸不发生反应

解析：(三)两个原因按教材上的结论回答：常温下，铁遇冷浓H₂SO₄钝化，加热时，“解钝”——氧化膜破坏。

(四)(1)依据题干信息可知：在E中SO₂被吸收完全，而H逐渐鼓起，且黑色CuO变红色，说明产生另外一种还原性的气体只能是H₂，推测是因H₂SO₄变稀的缘故。

(2)若铁与浓H₂SO₄未反应，则将Fe与CuSO₄溶液作用，将会发生：Fe+CuSO₄Cu+FeSO₄，则铁表面有铜析出；若铁与浓H₂SO₄反应了，则铁钉表面覆盖一层氧化膜，与CuSO₄溶液作用，不会发生什么变化。