Question

【题目】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6.0 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】铁被钝化了 D 0.80 检验SO2是否除尽 C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O C D中的固体由黑变红和E中固体由白变蓝

【解析】

（1）常温下，铁遇冷的浓硫酸发生钝化现象；

（2）①亚铁离子有还原性，能还原酸性高锰酸钾溶液而使其褪色；

②气体Y通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4反应，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；

（3）二氧化硫能使品红溶液褪色；

（4）碳素钢中含有碳，加热条件下，碳和浓硫酸反应生成二氧化碳；

（5）用澄清石灰水检验二氧化碳，首先要排除二氧化硫的干扰；

（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，氢气检验还原性，能含有氧化铜同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝。

（1）由于在常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，从而在铁表面形成一层致密的氧化膜，所以不再和硫酸铜溶液反应。

（2）①亚铁离子具有还原性，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，从而溶液褪色，据此可以鉴别，答案选D。

②硫酸钡的物质的量是0.02mol，则根据原子守恒可知，SO2的物质的量也是0.02mol。而混合气的物质的量是0.025mol，所以SO2的体积分数是＝0.80。

（3）在标准状况下，密度为0.0893g·L－1，则该气体的相对分子质量是0.0893×22.4＝2.0，所以该气体是氢气。由于SO2也能把碱石灰吸收，所以A装置的作用是除去SO2，而B中品红溶液的作用就是检验SO2是否除尽的。

（4）由于浓硫酸的强氧化性，也能把碳氧化生成CO2，所以反应的方程式是C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（5）由于CO2也能碱石灰吸收，所以要确认CO2的存在，则M应该放在B和C之间，答案选C。

（6）由于氢气具有还原性，能把氧化铜还原生成红色的铜和水，水能使无水硫酸铜变蓝，即实验现象是D中的固体由黑变红和E中固体由白变蓝。