Question

1．实验目的：为研究铁质材料与热浓硫酸的反应
（1）称取铁钉（碳素钢）12.0g放入30.0mL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⁺．若要确认其中是否含有Fe²⁺，应选择加入的试剂为d（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672mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得到干燥固体4.66g．据此推知气体Y 中SO₂的体积分数为66.7%．
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H₂和CO₂气体．为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）．

（2）气体Y中还有H₂的原因是H₂SO₄変稀后与Fe生成H₂．
（3）装置A中试剂的作用是除去混合气体中的SO₂，反应的离子方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
（4）简述确认气体Y中含有CO₂的实验现象B中品红不褪色且C中澄清的石灰水变浑浊．
（5）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是E中固体由黑变红和F中固体变蓝．

Answer 1

分析 （1）①Fe²⁺具有还原性，可与高锰酸钾发生氧化还原反应；
②气体通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，最终干燥得到固体4.66g为BaSO₄的，根据S元素守恒计算二氧化硫的体积，进而计算其体积分数；
（2）铁钉放入浓硫酸中，加热先生成二氧化硫，随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成氢气；
（3）用澄清石灰水检验二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，可用酸性高锰酸钾除去，用品红溶液检验二氧化硫是否除尽，D中碱石灰干燥气体，根据E、F中颜色变化判断是否有氢气，G中碱石灰防止空气中水蒸气进入F中；
（4）B中的品红不褪色，说明不含二氧化硫，C中石灰水变浑浊说明有二氧化碳气体；
（5）氢气与氧化铜反应生成红色的Cu与水，无水硫酸铜吸水变蓝色．

解答 解：（1）①Fe²⁺具有还原性能使酸性高锰酸钾褪色，所以可以酸性高锰酸钾检验是否含有Fe²⁺，
故答案为：d；
②气体通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，最终干燥得到固体4.66g为BaSO₄的，根据S元素守恒，n（SO₂）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，二氧化硫的体积分数为$\frac{0.02mol×22.4L/mol}{0.672L}$×100%=66.7%，
故答案为：66.7%；
（2）铁钉放入浓硫酸中，加热先生成二氧化硫，随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成氢气，
故答案为：H₂SO₄変稀后与Fe生成H₂；
（3）用澄清石灰水检验二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊，可用酸性高锰酸钾除去，反应离子方程式为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，用品红溶液检验二氧化硫是否除尽，D中碱石灰干燥气体，根据E、F中颜色变化判断是否有氢气，G中碱石灰防止空气中水蒸气进入F中，
故答案为：除去混合气体中的SO₂； 5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（4）B中的品红不褪色，说明不含二氧化硫，C中石灰水变浑浊说明有二氧化碳气体，
故答案为：B中品红不褪色且C中澄清的石灰水变浑浊；
（5）氢气能还原氧化铜，使氧化铜变红；氧化产物是水，所以无水硫酸铜变蓝，E中固体由黑变红和F中固体变蓝可以说明含有氢气，
故答案为：E中固体由黑变红和F中固体变蓝．

点评 本题考查综合实验探究，注意二氧化硫会影响二氧化碳的检验，要确保检验二氧化碳前除尽二氧化硫，（4）中现象描述容易忽略B中品不褪色，题目难度中等．