Question

【题目】工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。某学习小组进行了以下探究活动：

（探究一）

(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)另取该铁钉样品放入一定体积的浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应的离子方程式为__________________，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体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，则M中盛放的试剂为___________，需将装置M添加于________(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，预计实验现象应是_____________________________________。

Answer 1

【答案】铁在浓硫酸中钝化，不再与硫酸铜溶液反应 SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+Br- 66.7% 检验SO2是否除尽 C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O 澄清石灰水 c D中黑色粉末变红，E中白色粉末变蓝

【解析】

探究二：装置A中盛放高猛酸钾可以用于吸收二氧化硫，B可用于检验二氧化硫是否除尽，C用于干燥气体，在加热条件下，氢气与CuO反应，E用于检验水的生成，F可防止空气中的水进入E装置，为了检验是否生成二氧化碳，可在B、C之间添加盛有澄清石灰水的M，以此解答该题。

(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。

(2)浓硫酸有较强氧化性，与金属单质反应时优先体现硫元素的氧化性，所以气体Y中一定有二氧化硫，溴水有较强氧化性可将二氧化硫氧化成硫酸，离子方程式为：SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+Br-；加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33 g，该固体为硫酸钡，其物质的量为：，根据元素守恒可知n(SO2)=0.01mol，标况下的体积为0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，所以体积分数为：=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)铁钉除铁以外还有少量碳单质，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，所以气体还含有二氧化碳；

(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，所以选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。