Question

（16分）某研究性学习小组为研究铁粉与浓硫酸反应所生成气体的成份并测定各气体的含量，进行了如下实验：

【实验推测】足量的铁粉与浓硫酸反应能生成SO₂和H₂两种气体。

(1)该小组作出此推测的理由是：                                              。

【实验准备】a．供选择的药品：铁粉、浓硫酸、氧化铜粉末、0.2 mol/L的H₂C₂O₄标准溶液、0.1 mol/L的酸性KMnO₄标准溶液、酸碱指示剂。

b．实验装置设计及组装(加热及夹持装置均已略去)

【实验过程及数据处理】

(2)B中发生反应的离子方程式为：                                             。

(3)实验前先通入一段时间的N₂，其目的是                                  。

(4)B、C、D中所盛试剂均足量，则证实生成的气体中同时存在SO₂和H₂的现象是       

                                                                         。

(5)A中反应结束后，继续通N₂使A中生成的气体全部赶出，待B、D中反应完全后，先后三次取用B中反应后的溶液于锥形瓶中，每次取用25 mL，用H₂C₂O₄标准溶液进行滴定。①H₂C₂O₄标准溶液与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式如下，请将该方程式完成并配平。

(  )H₂C₂O₄+(  )MnO₄^- +(  )H⁺ ＝(  )Mn²⁺ +(  ) H₂O+(  ) (       )

②滴定达到终点时的现象是                                                   。

③重复滴定两次，平均每次耗用H₂C₂O₄标准溶液15.63 mL，则铁与浓硫酸反应产生的SO₂气体的物质的量为                ；经称量，实验前后装置D的质量减少0.8 g，则产生的气体中SO₂的体积分数为            。

 

Answer 1

【答案】

 (1)在加热的条件下浓硫酸与Fe反应生成SO₂，随着反应的进行，硫酸浓度变稀，与Fe反应生成H₂

(2) 5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O＝5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺

(3) 排除装置中的空气，防止H₂与空气混合受热发生爆炸。

(4) B瓶中溶液紫红色变浅说明生成了SO₂，D中黑色粉末变红说明生成了H₂。(答对一种得1分)  (5) ①5、2、6、2、8、10CO₂ 

②滴入最后一滴H₂C₂O₄溶液时KMnO₄溶液的紫红色褪去且半分钟之内不恢复。

③0.025 mol， 33.3%

【解析】（1）由于在加热的条件下浓硫酸与Fe反应生成SO₂，随着反应的进行，硫酸浓度变稀，稀硫酸与Fe反应生成H₂。

（2）酸性高锰酸钾溶液具有氧化性，能氧化SO₂，方程式为

5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O＝5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺。

（3）由于装置含有空气，而在加热条件下，空气和氢气混合会发生爆炸，所以应该用氮气排除

装置中的空气。

（4）有SO₂，则B瓶中溶液紫红色变浅说明生成了；含有氢气，在D中黑色粉末变红。

（5）①根据氧化还原反应中电子的得失守恒即可配平。氧化剂高锰酸钾中锰元素的化合价变化是7－2＝5，还原剂草酸中碳元素的化合价不敢是2×（4－3）＝2，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是2︰5，则反应式为5H₂C₂O₄+2MnO₄^- +6H⁺ ＝2Mn²⁺ +8 H₂O+10CO₂.

②由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以终点时滴入最后一滴H₂C₂O₄溶液，KMnO₄溶液的紫红色褪去且半分钟之内不恢复。

③消耗草酸是0.2mol/L×0.01563L＝0.003126mol，消耗高锰酸钾是0.00125mol。所以和SO₂反应的高锰酸钾是0.025L×0.1mol/L－0.00125mol＝-0.00125 mol，所以SO₂的物质的量是

0.003125mol，所以产生的SO₂是0.003125mol×8＝0.025mol。根据反应CuO＋H₂H₂O＋Cu可知生成的氢气是0.8÷16＝0.05mol，所以SO₂的体积分数是