题目内容

18．工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸．为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后把铁钉取出用蒸馏水洗净后放入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是铁钉遇到浓硫酸表面被钝化．
（2）另称取铁钉9.0g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+，若要确认其中的Fe2+，应选用b（选填序号）
a．KSCN溶液和氯水 b．酸性KMnO4溶液 c．浓氨水   d．NaOH溶液
②乙同学取448mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应的离子方程式是SO2+Br2+2H2O=2Br-+4H++SO42-．然后加入足量BaCl2溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥称量得到固体2.33g，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%．  
分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体．为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）．

（3）装置B中试剂的作用是检验二氧化硫是否除尽．
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是C+2H2SO4（浓硫酸）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O（用化学方程式表示）．
（5）为确认Q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
（6）如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝．

分析 （1）常温条件下，铁与浓硫酸能产生钝化现象；
（2）根据亚铁离子的性质选取试剂，亚铁离子有还原性，可用强氧化性的物质检验，且必须有明显的实验现象；
（3）二氧化硫能使品红溶液褪色，从而检验二氧化硫是否存在；
（4）根据铁钉的成分分析，铁钉中的铁和碳在加热条件下都能与浓硫酸发生氧化还原反应；
（5）根据二氧化硫和二氧化碳的性质分析选择位置；
（6）根据氢气的性质分析，氢气具有还原性，能还原黑色的氧化铜而生成水，水能使白色的无水硫酸铜变蓝．

解答 解：（1）铁钉放入冷硫酸中，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：铁钉遇到浓硫酸表面被钝化；
（2）①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色，溶液中已经有三价铁离子，选择a会造成干扰，选cd生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨，故选b，
故答案为：b；
②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，反应的离子方程式为：SO2+Br2+2H2O=2Br-+4H++SO42-，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol；
SO2 ～BaSO4
1mol  233g
n     2.33g
n=0.01mol
所以二氧化硫的体积分数为：$\frac{0.01mol}{0.02mol}$×100%=50%，
故答案为：SO2+Br2+2H2O=2Br-+4H++SO42-；50%；
（3）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，空气中有水蒸汽会影响无水硫酸铜对水的检验，
故答案为：检验二氧化硫是否除尽；
（4）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（浓硫酸）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O，
故答案为：C+2H2SO4（浓硫酸）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O；
（5）Q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，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化碳被碱石灰吸收，
故选C，
故答案为：C；
（6）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，
故答案为：D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝．

点评 本题考查了浓硫酸的性质、实验方案的设计与评价，题目难度中等，注意掌握性质实验方案设计的原则及评价方法，明确常见气体的性质及检验方法是解题关键．

练习册系列答案
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5．工业上可通过CO和H2化合制得CH3OH：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H（CO结构式为C≡O）．又知某些化学键的键能（断开 1mol化学键时所需要的最低能量）数值如表：
化学键C-CC-HH-HC-OC≡0H-O
键能（kJ•mol-1）348.0413.0436.0358.01072.0463.0
则△H=-116 kJ•mol-1，在相应的反应条件下，将1mol CO（g）与足量H2混合充分反应后，放出或吸收的热量与△H的数值相对大小关系是＜．
9．工业上用辉铜矿（主要成分Cu2S，含Fe3O4、SiO2杂质）为原料，生产硫酸铜晶体的工艺流程如下：

已知：①固体B为氧化物组成的混合物　　②[Cu（NH3）4]2+（aq）═Cu2+（aq）+4NH3（aq）
（1）气体X是SO2，高温下在过量空气中煅烧辉铜矿时，Cu2S发生反应的方程式为：Cu2S+2O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+SO2．
（2）固体B酸溶时加入稀硫酸和H2O2，目的是溶解CuO、Fe3O4，并将Fe2+氧化为Fe3+，不用浓硫酸的原因是浓硫酸与Fe2+反应会生成对环境有污染的SO2．
（3）由溶液E获得硫酸铜晶体的实验操作I的方法是蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干．
（4）0.80gCuSO4•5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图所示．

①试确定200℃时固体物质的化学式CuSO4•H2O；
②取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为CuSO4 $\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO3↑．把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为CuSO4 $\frac{\underline{\;570℃\;}}{\;}$CuO+SO3↑；，其存在的最高温度是102℃．
6．有A、B、C、D、E五种短周期主族元素，原子序数由A到E逐渐增大．
①A元素最外层电子数是次外层电子数的2倍．　
②B的阴离子和C的阳离子与氖原子的电子层结构相同．
③在通常状况下，B的单质是气体，0.1molB的气体与足量的氢气完全反应共有0.4mol电子转移．
④C的单质在点燃时与B的单质充分反应，生成淡黄色的固体，此淡黄色固体能与AB2反应可生成B的单质．
⑤D的气态氢化物与其最高价含氧酸间能发生氧化还原反应．请写出：
（1）A元素的最高价氧化物的结构式O=C=O．
（2）B元素在周期表中的位置第二周期VIA族．
（3）B单质与C单质在点燃时反应的生成物中所含化学键类型有离子键、共价键．
（4）D元素的低价氧化物与E的单质的水溶液反应的离子方程式为SO2+Cl2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-．
（5）C与D能形成2：1的化合物，用电子式表示该化合物的形成过程的．
（6）元素D与元素E相比，非金属性较强的是Cl（用元素符号表示），下列表述中能证 明这一事实的是bd（填选项序号）．
a．常温下D的单质和E的单质状态不同    
b．E的氢化物比D的氢化物稳定
c．一定条件下D和E的单质都能与钠反应
d．D的最高价含氧酸酸性弱于E的最高价含氧酸
e．D的单质能与E的氢化物反应生成E单质．
13．利用如图装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50mL 0.25mol/L硫酸倒入小烧杯中，测出硫酸温度；
②用另一量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；
③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液最高温度．
回答下列问题：
（1）写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式（中和热数值为57.3kJ/mol）：NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H2SO4（aq）=$\frac{1}{2}$Na2SO4（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol．
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是C（从下列选出）．
A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入   C．一次迅速倒入
（3）使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是D（从下列选出）．
A．用温度计小心搅拌        B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯          D．用套在温度计上的环形玻璃棒轻轻地搅动
（4）实验数据结果与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是（填字母）acd．
a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度．
3．下列说法错误的是（　　）
A．O3与SO2的结构相似B．硫粉不溶于水，易溶于CS2中
C．Be（OH）2是两性氢氧化物D．在相同条件下，的沸点高于
10．下列说法正确的是（　　）
A．Na、Al、Fe金属单质在一定条件下与水反应都生成H2和对应的碱
B．H2O2、Na202、SO2都具有漂白性且漂白原理相同
C．饱和Na2C03溶液中通入CO2溶液会变浑浊
D．可用石灰水吸收尾气中的S02气体
7．图是元素周期表的一部分，表中的①～⑩中元素，用元素符号或化学式填空回答：
族
周 期		ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
二①②
三③④⑤⑥⑦⑧
四⑨⑩
（1）在这些元素中，化学性质最不活泼的原子的原子结构示意图为
（2）地壳中含量最多的金属元素的名称是铝
（3）用电子式表示②与④形成化合物的过程．
（4）这些元素中的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HClO4（用化学式作答，下同），碱性最强的是KOH．
（5）写出⑤与氢氧化钠反应的化学方程式：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑．写出⑤的氢氧化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：Al （OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．
（6）②和⑥，②和⑨形成的化合物含有的化学键类型分别是共价键，离子键．
8．已知短周期元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（　　）
A．氢化物的稳定性H2Y＞HZB．离子半径W3+＜Z-，第一电离能X＜W
C．W、X、Y、Z最高正价与族序数相等D．电负性Z＜Y＜W＜X

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