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10.工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
【探究一】
(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,其原因是铁钉表面被氧化
(2)另称取铁钉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+.若要确认其中的Fe2+应选用d(选填序号).
a.KSCN溶液和氯水  b.铁粉和KSCN溶液     c.浓氨水    d.KMnO4酸性溶液
②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g.由此推知气体Y中SO2的体积分数为66.7%.
【探究二】
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体.为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略).

(3)装置B中试剂的作用是检验二氧化硫是否除尽
(4)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).
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于C(选填序号).
a.A之前         b.A-B间    c.B-C间      d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝
(7)若要测定336mL气体中H2的含量(标准状况下约有28mL H2),可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法?做出判断并说明理由否,用托盘天平无法称量D或E的差量.

分析 (1)常温条件下,铁与浓硫酸能产生钝化现象;
(2)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;
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,从而检验二氧化硫是否存在,空气中有水蒸汽会影响无水硫酸铜对水的检验;
(4)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;
(5)根据二氧化硫和二氧化碳的性质分析选择位置;
(6)根据氢气的性质分析,氢气具有还原性,能还原黑色的氧化铜而生成水,水能使白色的无水硫酸铜变蓝;碱石灰能吸收二氧化碳;
(7)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)铁钉放入冷硫酸中,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,
故答案为:铁钉表面被氧化;
(2)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,
故选d;
②SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀,则n(混合气体)=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol;
SO2 ~BaSO4
1mol  233g
n     2.33g
n=0.01mol
所以二氧化硫的体积分数为:$\frac{0.01mol}{0.015mol}$=66.7%,
故答案为:66.7%;
(3)A除去二氧化硫,二氧化硫能使品红溶液褪色,所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫,
故答案为:检验二氧化硫是否除尽;
(4)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,
所以气体二氧化硫还含有二氧化碳,
故答案为:C+2H2SO4(浓硫酸)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O;
(5)Q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,
故选C;
(6)氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色,同时有红色的铜单质生成,
故答案为:D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝;
(7)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,(7)为易错点,需要通过计算进行判断.

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已知:

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③将B的溶液分别加入C、D、E、F的溶液中,含C、D、F的三种溶液中均产生沉淀,D、E溶液中有无色、无味气体逸出;
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(3)写出上述六种溶液能采用两溶液互滴法就可鉴别的所有溶液组NH3•H2O和AgNO3;H2SO4和K2CO3
(4)将等体积、等物质的量浓度的A溶液和E溶液混合,反应后溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c(H+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-).
(5)已知常温下BaSO4的溶解度为2.33×10-4g,则Ksp(X)=1.0×10-10

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