题目内容

4．工业上常用铁质容器盛装冷的浓硫酸．为研究铁质材料与浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
【探究一】
（1）甲同学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，其原因是铁表面被钝化．
（2）甲同学另称取铁钉10.0g放入25.0mL浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y．甲同学认为X中可能含有Fe3+也可能含有Fe2+．若要确认此结论，应用ad（选填序号）．
a．KSCN溶液    b．铁粉和KSCN溶液     c．氨水    d．酸性KMnO4溶液
（3）乙同学取448mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，溴水褪色，发生反应的离子方程式为：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4
然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g．由此推知气体Y中SO2的体积分数为50%．
【探究二】
分析乙同学实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中除水蒸气外还可能含有Z和W气体．为此设计了如图探究实验装置（图中夹持仪器省略）．

（4）装置B中试剂的作用是检验SO2是否除尽．
（5）丙同学认为用如图中的D、E、F装置可证明气体Y中还含有Z，则Z气体为H2（化学式），证明Z气体的实验现象为黑色固体变红，且无水硫酸铜变蓝；F装置的作用是防止空气中水进入到E
（6）认为气体Y中还含有W的理由是C+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O（用化学方程式表示）．为确认W的存在，需在装置中添加M于c（选填序号）．
a．A之前      b．A-B间       c．B-C间       d．C-D间．

分析 （1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化；
（2）检验Fe3+，可以选用硫氰化钾溶液，检验Fe2+，可利用+2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾褪色来检验；
（3）生成的SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，利用硫元素的守恒，结合关系式：SO2→BaSO4求出SO2的体积分数；
（4）二氧化硫能使品红溶液褪色，从而检验二氧化硫是否除尽；
（5）根据装置D、E中的药品及铁与稀硫酸反应会生成氢气分析；当氧化铜变成红色、无水硫酸铜变蓝则证明存在氢气；空气中水分加入装置E，会干扰实验中对水的测定；
（6）铁钉中含有碳元素，碳与浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫气体；二氧化碳能够被碱石灰吸收，所以应该放在品红溶液之后、碱石灰之前的位置．

解答 解：（1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行，故答案为：铁表面被钝化；
（2）铁离子与硫氰根离子反应生成红色的硫氰化钾，则检验Fe3+可以选用硫氰化钾溶液；+2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾褪色，则具有亚铁离子可以用酸性高锰酸钾溶液，所以ad正确，故答案为：ad；
（3）SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生反应方程式为：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；
n（混合气体）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，
SO2→BaSO4
1mol   233g
n      2.33g
n=$\frac{1mol×2.33g}{233g}$=0.01mol，
相同条件下气体得到体积之比等于物质的量之比，则混合气体中SO2的体积分数为：$\frac{0.01mol}{0.02mol}$×100%=50%，
故答案为：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；50%；
（4）A除去二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫，故答案为：检验SO2是否除尽；
（5）稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气，D、E、F装置可以证明的Z为氢气；氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色，同时有红色的铜单质生成，若黑色固体变红，且无水硫酸铜变蓝，则证明混合气体中含有氢气；装置E用于检验是否有水生成，空气中的水分干扰该实验，所以装置F的作用是防止空气中水进入到E，
故答案为：H2；黑色固体变红，且无水硫酸铜变蓝；防止空气中水进入到E；    
（6）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）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O；
W为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，影响了对二氧化碳的测定；又由于二氧化碳能够被碱石灰吸收，所以装置M应该放在品红溶液之后、碱石灰之前的位置，即B-C间，
故答案为：C+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O；c．

点评 本题综合考查元素化合物知识、提出假设并设计实验方案的能力和文字表达能力，题目难度中等，试题开放性较强，涉及浓硫酸的强氧化性，C、S与Fe及其化合物的性质，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学实验能力．

练习册系列答案
相关题目
16．下列反应的离子方程式中正确的是（　　）
A．将Al条投入NaOH溶液中：Al+OH-+H2O═AlO${\;}_{2}^{-}$+H2↑
B．用KIO3氧化酸性溶液中的KI：5I-+IO3-+3H2O═3I2+6OH-
C．向CuSO4溶液中加入Na2O2：Na2O2+2Cu2++2H2O═2Na++2Cu（OH）2↓+O2↑
D．将0.2 mol/L的NH4Al（SO4）2溶液与0.3 mol/L的Ba（OH）2溶液等体积混合：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2Al（OH）3↓+3BaSO4↓
15．以甲烷为初始原料制取氢气，是一项比较成熟的技术，下面是制取氢气的流程图如图1，根据信息回答下列问题：

（1）阶段I发生的反应为CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．
①写出该反应的平衡常数表达式$\frac{c（CO）×{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）×c（{H}_{2}O）}$；
②已知在“水碳比”$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{4}）}$=3时，测得温度（T ）和压强（p）对上述反应的影响如图2所示．则升高温度，该反应的平衡常数K增大（填“增大”、“减小”或“不变”），据图可知P1＞P2．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）阶段Ⅱ发生的反应为CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2 （g），T1温度时，向2L的恒容密闭容器中通入一定量的CO和H2O（g），反应过程中测得部分数据如表所示（表中t1＜t2）：
反应时间（min）n（CO）（mol）N（H2O）（mol）
01.200.60
t10.80
t20.20
①保持T1温度不变，若向原容器中通入 0.60mol CO和1.20mol H2O（g），则达到平衡后n（CO2）=0.4mol．
②若达到平衡后，保持其他条件不变，只是向原平衡体系中再通入0.20mol H2O（g），则下列说法正确的是ab．
a、CO的转化率将增大 b、H2O（g）的体积分数将增大
c、气体的密度将不变 d、化学平衡常数将增大．
12．写出下列有机物命名或写出结构简式：
（1）：2-甲基戊烷；
（2）2-甲基-1，3-戊二烯：CH2=C（CH3）-CH=CH-CH3；

（3）2-甲基-2-丁烯（CH3）2C=CHCH3；
（4）乙苯 
（5）4-甲基-2-戊炔．
19．下列反应离子方程式正确的是（　　）
A．向氯化铝溶液中加入过量稀氨水：Al3++4OH-═AlO2-+2H2O
B．向小苏打溶液中加入醋酸溶液：HCO3-+CH3COOH═CH3COO-+CO2↑+H2O
C．苯酚钠溶液中通入二氧化碳CO2+H2O+2C6H5O-→2C6H5OH+CO32-
D．向溴化亚铁溶液中通入过量氯气Fe2++2Br-+2Cl2═Fe3++Br2+4Cl-
9．在一个体积为2L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO3，发生反应CaCO3（s）=CaO （s）+CO2（g），测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如图表示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线．请按要求回答下列问题：
（1）该反应正反应为吸热反应（填吸或放），温度为T5℃时，该反应耗时40s达到平衡，则T5℃时，该反应的平衡常数数值为0.2．
（2）如果该反应的平衡常数K值变大，该反应bc（选填编号）．
a．一定向逆反应方向移动      b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c．一定向正反应方向移动      d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短．
物质电离平衡常数（25℃）
C6H5OHKi=1.28×10-10
H2CO3Ki1=4.3×10-7
Ki2=5.6×10-11
（4）在T5℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5molN2，则最后平衡时容器中的CaCO3的质量为10g．
（5）已知苯酚和碳酸的电离平衡常数如图所示请写出二氧化碳通入苯酚钠溶液的化学反应离子方程式C6H5O-+CO2+H2O→C6H5OH+HCO3-，请用电离平衡原理解释上述反应发生的原因以及确定生成物的依据二氧化碳与水结合生成碳酸，且碳酸酸性比苯酚酸性强，故能生成苯酚．碳酸的电离分两步：第一步：H2CO3?H++HCO3-，该步电离出的H+更容易结合C6H5O-生成酸性更弱的C6H5OH，导致第一步电离平衡正向移动，第二步电离：HCO3-?H++CO32-，C6H5OH酸性大于HCO3-，所以第二步电离出的H+更容易结合CO32-而不容易结合C6H5O-，故不影响第二步电离平衡．
16．某铵态氮肥由W、X、Y、Z 4种短周期元素组成，其中W的原子半径最小．
Ⅰ．若Y、Z同主族，ZY2是形成酸雨的主要物质之一．
（1）将X、Y、Z的元素符号填在如图1所示元素周期表（局部）中的相应位置上．
（2）X与W元素可组成多种化合物，如：XW5、XW3和X2W4等，用元素符号或化学式回答下列问题：
①写出X2W4的结构式：；
②写出XW5的电子式：；
③一定条件下，1mol XW3气体与O2完全反应生成X元素的单质和液态水，放出382.8kJ热量．该反应的热化学方程式为4NH3（g）+3O2（g）═2N2（g）+6H2O（l）△H=-1531.2kJ•mol-1．
Ⅱ．若Z是形成化合物种类最多的元素．
（4）该氮肥的名称是碳酸铵或碳酸氢铵（填一种）．
（5）HR是含Z元素的一元酸．室温时，用0.250mol•L-1NaOH溶液滴定25.0mL HR 溶液时，溶液的pH变化情况如图2所示．其中，a点表示两种物质恰好完全反应．
①图中x＞7 （填“＞”“＜”或“=”）．此时溶液 中离子浓度的关系正确的是c
a．c（Na+）=c（R-）     
b．c（Na+）＞c（R- ）＞c（H+）＞c（OH-）
c．c（R-）+c（OH-）-c（H+）=0.11mol•L-1
②室温时，HR的电离常数Ka=5.0×10-6（填数值）．
13．用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法中正确的是（　　）
A．在常温常压下，11.2 L氯气所含的原子数目为NA
B．32g氧气含的原子数目为NA
C．5.6g铁与足量盐酸反应生成标准状况下H2的体积为2.24L
D．2L 0.1mol•L-1 K2SO4溶液中离子总数约为1.4NA
14．现有A、B、C三种化合物，各取40g相混合，完全反应后，得B 18g，C49g，还有D生成．已知D的式量为106．现将22gA和11gB混合反应，能生成D（　　）
A．1m olB．0.5molC．0.275molD．0.25mol

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