Question

2．冷的浓硫酸、浓硝酸在工业上常用铁质容器盛装．为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某校化学学习小组进行了以下探究活动：
（1）称铁钉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d．
a．KSCN溶液和氯水   b．铁粉和KSCN溶液  c．浓氨水    d．酸性 KMnO₄溶液
②乙同学将气体Y通入足量的硝酸钡溶液中，观察到有白色沉淀生成，请写出反应的离子方程式：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（2）丙同学认为气体Y中还可能含有H₂和Q气体．为此设计了如图探究实验装置（图中夹持仪器省略）

①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）．
②为确认Q的存在，需在装置中添加M于c．
a． A之前      b．A-B间       c．B-C间       d．C-D间
③若要测定限定体积气体Y中H₂ 的含量（标准状况下约有28mLH₂），除可用测量H₂ 体积的方法外，可否选用称量质量的（用中学化学实验室最常用的称量器具）方法否，理由是用托盘天平无法称量D或E的差量．

Answer 1

分析 （1）①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；
②二氧化硫能够与硝酸钡溶液反应生成硝酸、硫酸钡和一氧化氮气体，据此写出反应的离子方程式；
（2）①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；
②根据二氧化硫和二氧化碳的性质分析选择位置；
③计算出氢气的物质的量及生成水的质量，然后根据中学阶段质量的称量选择托盘天平，分度值是0.1g进行判断．

解答 解：（1）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，b能检验三价铁离子的存在，选c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨，只有d能够具有亚铁离子，
故答案为：d；
②SO₂为酸性氧化物，溶于水溶液显示酸性，通入硝酸钡后发生氧化还原反应生成硫酸钡、NO气体和硝酸，反应的离子方程式为：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案为：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（2）①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；
②Q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，所以应该放在B-C之间，即c正确，
故答案为：c；
③标况下28mL氢气的物质的量为：$\frac{0.028L}{22.4L/mol}$=0.00125mol，生成水的质量为：18g/mol×0.00125mol=0.0225g，即D、E的质量差小于0.1g，
而中学阶段质量的称量选择托盘天平，分度值是0.1g，无法精确称量出D或E的差量，所以不能用通过托盘天平称量质量差的方法测量氢气含量，
故答案为：否；用托盘天平无法称量D或E的差量．

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，（2）③为易错点，需要通过计算进行判断．