题目内容
【题目】工业上常用铁质容器盛装冷的浓硫酸。某兴趣小组的同学发现：将一定量的生铁与浓硫酸加热时，观察到固体能完全溶解，并产生大量气体。为探究反应后的产物，请你协助他们完成相关的实验。
[探究一]
（1）另称取铁钉(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并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要判断溶液X中是否含有Fe2+，应选用____
a．KSCN溶液和氯水 b．K3[Fe(CN)6]溶液 c．浓氨水 d．酸性KMnO4溶液
②乙同学将336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发现溶液颜色变浅，试用化学方程式解释溴水颜色变浅的原因：_________________________________________________，然后向反应后的溶液中加入足量BaCl2溶液，经适当操作得干燥固体2.33g。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，两同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计如图所示探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
（2）装置A中发生反应的离子方程式为___________，装置B中试剂的作用是____________。
（3）认为气体Y中还含有气体Q的理由是_______________(用化学方程式表示)。为了进一步确认Q的存在，需在装置中添加装置M于______(填序号)，M中所加试剂为______。
a．A～B之间 b．B～C之间 c．C～D之间 d．E～F之间
【答案】bdSO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO466.7%2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+检验SO2是否除尽C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2ObCa(OH)2或Ba(OH)2
【解析】
（1）Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀，Fe2+离子能使酸化的高锰酸钾溶液褪色；二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，根据硫酸钡与二氧化硫的关系式计算二氧化硫的体积，再根据体积分数公式计算；（2）装置图中A的作用是吸收二氧化硫，装置B的作用是验证二氧化硫被完全除去，装置C的作用是吸收水蒸气，装置D、E的作用是检验氢气，装置F的作用是防止空气中水蒸气进入E中，干扰氢气的检验，装置M中的试剂是澄清石灰水，作用是检验二氧化碳，可以根据二氧化硫和二氧化碳的性质分析选择M位置。
（1）①Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀，K3[Fe(CN)6]溶液可以检验Fe2+离子；Fe2+离子具有还原性，能够还原高锰酸钾，Fe2+离子能使酸化的高锰酸钾溶液褪色，酸化的高锰酸钾溶液可以检验Fe2+离子，故选bd。②二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，反应的离子方程式为：SO2+Br2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；由S原子个数守恒可得：SO2—SO42—BaSO4, 2.33g BaSO4,的物质的量为0.01mol，则SO2的物质的量为0.01mol，SO2的体积为224ml，SO2的体积分数为
×100%=66.7%。（2）装置图中A的作用是利用酸性高锰酸钾溶液氧化吸收二氧化硫，反应的离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；二氧化硫能使品红溶液褪色，所以装置B的作用是用品红溶液检验二氧化硫是否除尽。（3）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；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，故选b。
