Question

同学们在用某硫酸溶液处理金属废料（主要是生铁）时，观察到溶液发烫并闻到刺激性气味，这种反常现象引起同学们的思考．从元素组成的角度分析，他们猜测气体可能是SO₂、CO、CO₂、H₂中的一种或几种．

（1）甲同学认为废气中一定有SO₂，原因是

上述气体中只有SO₂有刺激性气味

．
（2）为了确定该气体的成分，同学们设计了一套合理的实验装置，如下图所示（铁架台已略去）．请你从下列试剂中选择药品并结合实验装置完成实验．
药品：澄清石灰水，酸性高锰酸钾溶液，无水硫酸铜（遇水变蓝），碱石灰（吸收水和CO₂）． （药品可重复选用，每一步均反应充分）

（Ⅰ）B中盛放的试剂是

澄清石灰水

，A、B装置不能互换，原因是：

SO₂也能使澄清石灰水变浑浊，无法判断是否含有CO₂

．
（Ⅱ）若观察到

D中的固体由红变黑，E中无明显变化，F中澄清石灰水变浑浊；

现象，证明原气体中有CO无H₂．写出D中反应的化学方程式

3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂

．
（Ⅲ）D中反应前有样品10g（样品中可能混有铁），完全反应后剩余固体7.6g，则原样品的成分为：

氧化铁：8g 铁：2g；

．（写出物质及其对应的质量）

Answer 1

分析：（1）根据SO₂有刺激性气味的性质分析废气中一定有SO₂的原因；
（2）（Ⅰ）根据SO₂、CO₂的性质分析A、B中盛放的试剂以及装置不能互换的原因；
（Ⅱ）根据CO、H₂都有还原性但反应的产物不同分析气体中有CO无H₂的现象，根据反应写出反应的方程式；
（Ⅲ）根据质量守恒定律可知，氧化铁还原为铁，减少的质量是氧元素的质量，根据氧元素的质量可求出氧化铁的质量，由此可判断出原样品的成分．

解答：解：（1）由于上述气体中只有SO₂有刺激性气味．所以，甲同学认为废气中一定有SO₂；
（2）（Ⅰ）由于SO₂、CO₂都能使澄清的石灰水变浑浊，所以，装置A中的加入的是酸性高锰酸钾溶液，首先证明并除去除去可能存在的二氧化硫，然后在装置B中加入澄清石灰水，根据澄清石灰水是否变浑浊，检验二氧化碳的存在．所以，B中盛放的试剂是澄清石灰水；A、B装置不能互换的原因是：SO₂也能使澄清石灰水变浑浊，无法判断是否含有CO₂；
（Ⅱ）通过D中的固体由红变黑，说明有还原性的气体存在；通过E中无水硫酸铜无明显变化，说明无H₂；通过F中澄清石灰水变浑浊，说明了有CO．在D中反应的化学方程式是：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（Ⅲ）由质量守恒定律可知，样品中减少的质量是氧化铁中氧元素的质量，为：10g-7.6g=2.4g，则氧化铁的质量为：

2.4g

16×3 56×2+16×3 ×100%

=8g，则铁的质量为：10g-8g=2g．
故答为：（1）上述气体中只有SO₂有刺激性气味；（2）（I）澄清石灰水；SO₂也能使澄清石灰水变浑浊，无法判断是否含有CO₂；（II）D中的固体由红变黑，E中无明显变化，F中澄清石灰水变浑浊；3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；
（III）氧化铁：8g  铁：2g；

点评：本题属于探究性实验题，可以从题干给出的内容，提取有用的信息，利用有用的信息分析归纳从而得出合理的答案．