Question

【题目】回答以下问题：
（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 ．
（2）另称取已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）6.0g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+ ． 写出生成Fe2+所有可能的离子方程式： ． （写出一个即可）
②乙同学取336mL（标准状况）气体Y通入足量氯水中，发生反应的化学方程式为： ．
然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g．由于此推知气体Y中SO2的体积分数为 ．
（3）向100mL水中投入Na和Al共16克，充分反应后剩余金属1g．计算放出H2的体积为升（标准状况下）
（4）向一定量的Fe、Fe2O3和CuO混合物投入100mL 2.2mol/L的硫酸溶液中，充分反应后生成896mL标准状况下的气体，得不溶物1.28g，过滤后，向滤液中加入2mol/L的NaOH溶液，加至40mL时开始出现沉淀，则滤液中FeSO4的物质的量浓度为（设滤液体积为100mL）mol/L．

Answer 1

【答案】
（1）铁表面被钝化
（2）Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；66.7%
（3）13.44
（4）1.87
【解析】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，所以答案是：铁表面被钝化；（2）①金属铁和硫酸之间发生反应，可能会发生的反应有：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；所以答案是：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 ， n（混合气体）= =0.015mol，
SO2→BaSO4
1mol 233g
n 2.33g
n=0.01mol
则 SO2的体积分数： ×100%=66.7%，
所以答案是：66.7%．（3）Al和水不反应，所以剩余金属应该是Al，反应方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，可以得出关系式Na～NaOH～Al，则参与反应的Na和Al的质量之比为23：27，Na和Al的质量和为15g，所以n（Na）= mol=0.3mol，n（Al）= mol=0.3mol，根据Na、Al和氢气之间的关系式得氢气体积=（0.3mol×0.5+0.3mol×1.5）×22.4L/mol=13.44L，
所以答案是：13.44；（4）固体混合物和稀硫酸反应后有固体剩余，说明溶液中不存在铁离子，向滤液中加入加入2mol/L的NaOH溶液，加至40mL时开始出现沉淀，说明硫酸有剩余，铁先和铜离子后和氢离子发生置换反应，所以滤液中的溶质是硫酸、硫酸亚铁，n（H2SO4）=2.2mol/L×0.12L=0.264mol，
与氢氧化钠反应的硫酸的物质的量为： n（NaOH）= ×2mol/L×0.04L=0.04mol，剩余的硫酸的物质的量=0.264mol﹣0.04mol=0.224mol，
剩余硫酸与固体反应生成了硫酸亚铁，根据硫酸和硫酸亚铁的关系式计算硫酸亚铁的物质的量浓度= =1.87mol/L，
所以答案是：1.87．