Question

某研究性学习小组按下图所示装置设计实验，其中C中装的是酸性高锰酸钾溶液，D中为品红溶液，E中为浓硫酸。请你完成下列实验报告，并回答一些问题。

一、实验目的：研究铁与浓硫酸的反应。
二、实验药品：铁钉、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液、氧化铜和硫酸铜溶液。
三、实验步骤：

四、回答下列问题：
（1）盛放药品前，检验装置气密性的操作方法和现象是______________。
（2）装置A中放入有关药品后，打开活塞K，将分液漏斗中的液体加入到烧瓶中，关闭分液漏斗上的活塞，点燃酒精灯，烧瓶中反应的化学方程式为______________。
（3）装置G烧杯中盛放的液体是____，其作用是______________。
（4）装置B的作用是贮存多余的二氧化硫，防止其污染环境，则B中盛放的液体是______________。
A.水
B.浓溴水
C.酸性高锰酸钾溶液
D.饱和亚硫酸氢钠溶液
五、问题探究：
在实验过程中，该组同学观察到装置C中溶液的颜色逐渐变浅，装置D中溶液颜色未见明显变化，又过一段时间后，装置F中氧化铜粉末由黑色转变为红色，G烧杯中逐渐冒出气泡，此时装置D中溶液颜色仍未见明显变化。
（1）装置F中氧化铜粉末由黑色转变为红色的原因是___________。
（2）为了验证铁钉与浓硫酸在不加热时是否发生钝化，可采取的方法是_________。

Answer 1

三、②铁遇浓硫酸发生钝化，阻止了铁与浓硫酸继续反应 ③加热使铁表面的氧化物薄膜被破坏并发生反应，溶液中有铁离子生成，并伴随有二氧化硫气体产生
四、（1）将装置G中导管口浸没在水面以下，关闭分液漏斗活塞，打开活塞K，微热装置A，装置G中导管内有气泡冒出；关闭K，装置B长颈漏斗中液面上升（B瓶中液面下降），说明装置不漏气
（2）2Fe+6H₂SO₄（浓）Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O
（3）碱液；防止多余的二氧化硫逸出污染环境
（4）D
五、（1）装置A中浓硫酸在加热条件下与铁反应逐渐变为稀硫酸，此时发生反应：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，生成的H₂经过F装置还原氧化铜：H₂+CuOCu+H₂O
（2）将铁钉放置在冷的浓硫酸中浸泡一段时间后，取出铁钉置于硫酸铜溶液中，观察铁钉表面是否有红色物质析出，若析出红色物质，则表明在不加热条件下铁在浓硫酸中没有发生钝化，否则，铁在浓硫酸中发生了钝化

【试题分析】
本题是一道关于浓硫酸与铁反应的探究性实验题。铁在冷的浓硫酸中能发生钝化，加热时能被浓硫酸氧化，反应生成二氧化硫，二氧化硫在水中的溶解度较大（1∶40），能被溴水或酸性高锰酸钾溶液氧化。装置B的作用是用排液法收集二氧化硫，而不是除去剩余的二氧化硫，应选用饱和亚硫酸氢钠溶液，不能选用溴水或酸性高锰酸钾溶液。装置C用来除去二氧化硫，装置D用来检验二氧化硫是否除尽，装置E用于吸收水蒸气。
实验过程中装置D内的品红溶液未见明显褪色，说明没有SO₂进入有氧化铜存在的玻璃管，使氧化铜还原的气体只能是氢气，联想随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成H₂。验证铁钉和浓硫酸在不加热时是否发生钝化，可从以下角度考虑：在不加热的条件下，先把铁钉投入到浓硫酸中，然后再把该铁钉取出投入到硫酸铜溶液中，如果发生钝化，铁钉将不与硫酸铜发生置换反应，反之，铁钉应能与硫酸铜发生置换反应生成红色的铜，可根据上述分析设计实验方案。