Question

【题目】某学习小组为研究碳素钢的性质，用铁钉(碳素钢)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)称取碳素钢6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。

①甲同学认为X中除Fe3＋之外还可能含有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560 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4反应，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体4.66 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为________。

［探究二］根据上述实验中SO2体积分数的分析，丙同学认为气体Y中还可能含有Q1 和Q2两种气体，其中Q1气体，在标准状况下，密度为0.0893 g·L－1。为此设计了下列探究实验装置(假设有关气体完全反应)。

(3)装置B中试剂的作用是______________________。

(4)分析Y气体中的Q2气体是如何生成的 (用化学方程式表示)。

(5)已知洗气瓶M中盛装澄清石灰水，为确认Q2的存在，需在装置中添加洗气瓶M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Q1，预计实验现象应是______________。

Answer 1

【答案】(1)铁被钝化(2)①D ②0.80(80%)(3)检验SO2是否除尽

(4)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

(5)C (6)D中的固体由黑变红、E中的固体由白变蓝

【解析】

试题分析：(1)铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化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褪色，a、d都不能检验亚铁离子，只有b能检验溶液中含有+2价铁离子，选c会造成两种沉淀，受氢氧化铁颜色的影响无法辨别，只能选D；

②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，

n(混合气体)=0.560L÷22.4L/mol=0.025mol，

SO2→BaSO4

1mol 233g

n 4.66g

n=0.02mol

则：SO2的体积分数：0.02mol÷0.025mol×100%=80%；

(3)二氧化硫能使品红溶液褪色，所以用品红溶液检验二氧化硫是否除尽，故答案为：检验SO2是否除尽；

(4)碳素钢中含有碳，加热条件下，碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O；

(5)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，但二氧化硫还能使品红溶液褪色，所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰，B装置是检验二氧化硫是否除尽，所以澄清石灰水应放置在B和C之间，即在通入碱石灰之前检验，故答案为C；

(6)Q1气体，在标准状况下，密度为0.0893gL-1，其相对分子质量为2，所以是氢气，氢气具有还原性，能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色，这是检验水的特征反应，所以如果D中氧化铜变红，E中无水硫酸铜变蓝，则证明含有氢气。