Question

为研究盛装浓硫酸的铁质材料(碳素钢)与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:

(1)实验:称取铁钉5.6 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448 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生的反应式为:Br₂+SO₂+2H₂O====2HBr+H₂SO₄,然后加入足量BaCl₂溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为　　　　。

(2)提出猜想:分析上述实验中SO₂体积分数的结果,同学们认为气体Y中还可能含有其他气体并作如下猜想:

猜想一:Y气体中可能含有H₂;

猜想二:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;

猜想三:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(3)设计实验,验证猜想:为验证以上猜想,同学们准备用下列装置设计探究实验(装置可重复使用,夹持仪器省略)。

①实验装置的连接顺序为A→　　　　→　　　　→F→　　　　→　　　　__________→F(填字母)。

②装置B中试剂的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

③猜想一的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。

④如果猜想一成立,预计实验现象应该是　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Answer 1

【解析】(1)①a项,X中含有Fe³⁺,加KSCN溶液变红,无法证明含Fe²⁺;b项,X中若含Fe³⁺不含Fe²⁺,加铁粉和KSCN溶液仍无色,无法证明含Fe²⁺;c项,浓氨水与Fe³⁺反应干扰浓氨水与Fe²⁺反应生成的白色沉淀;d项,Fe²⁺有还原性,Fe³⁺无还原性,Fe²⁺能使酸性KMnO₄溶液褪色。

②由关系式SO₂～H₂SO₄～BaSO₄可知

n(SO₂)=n(BaSO₄)==0.01 mol

故SO₂的体积分数为×100%=50%。

(2)铁质材料含Fe和C,加热时,Fe、C与浓硫酸反应时生成SO₂和CO₂,当变为稀硫酸时,Fe与稀硫酸反应又生成H₂。

(3)SO₂、CO₂共存时检验方法思路:

先验SO₂→吸收SO₂→验SO₂除尽→验CO₂

H₂检验的方法思路:干燥H₂→热CuO→验H₂O

答案:(1)①d     ②50%

(2)Y气体中可能含有CO₂

Y气体中可能含有H₂和CO₂

(3)①B  C     E D   ②检验SO₂是否除尽

③Fe+H₂SO₄====FeSO₄+H₂↑

④E中固体由黑变红,D中固体由白变蓝色,C中无明显现象