Question

(共14分)为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组用碳素钢(即铁和碳的合金)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6.0g放入15.0mL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560mL(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4.66g。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0.0893g·L^－1。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略，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）为确认Q₂的存在，需在装置中添加洗气瓶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Q₁，预计实验现象应是                      

 

Answer 1

【答案】

 (14分)（1）铁在冷的浓硫酸中钝化了（2分）；（2）①D（2分）；  ②0.80（2分）；

（3）检验SO₂是否除尽（2分）；（4）C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2 H₂O（2分）；

（5）C（2分）；（6）D中的固体由黑变红和E中固体由白变蓝（2分）；

【解析】（1）常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，表面形成一层致密的保护膜，所以不能再和硫酸铜反应。

（2）①亚铁离子具有还原性，据此可以鉴别。由于溶液中含有铁离子，所以不能用KSCN溶液。由于高锰酸钾溶液具有氧化性，且是显紫红色的，所以答案选D。

②4.66g固体是硫酸钡，物质的量是0.02mol，根据原子守恒可知，SO₂也是0.02mol，标准状况下的体积448ml，所以体积分数是448÷560＝0.8，即80％。

（3）标准状况下，密度为0.0893g·L^－1，则气体的相对分子质量是0.0893×22.4＝2，所以Q­₁是氢气。由于SO₂会干扰CO₂的检验，所以A装置是除去SO₂的，因此B装置是检验SO₂是否除尽的。

（4）由于碳素钢中含有碳元素，在加热的条件小，浓硫酸能氧化碳生成CO₂，方程式是C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2 H₂O。

（5）由于CO₂的存在能干扰氢气的检验，所以在通入D装置之前需要除去CO₂，即C装置是除去CO₂并干燥氢气的，所以M应该在BC之间，答案选C。

（6）氢气检验还原性，能还原氧化铜，生成铜和水，所以实验现象是D中的固体由黑变红，且E中固体由白变蓝。