Question

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__________________。
（2）另取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后收集到气体Y。
甲同学取336 mL（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2.33 g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为______。
【探究二】
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，乙同学认为气体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_________________________________________。
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是______________________________。（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______（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____________________________。
（7）若要测定限定体积气体Y中H₂的含量（标准状况下约有28 mL H₂），除可用测量H₂体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由________。

Answer 1

（1）铁钉表面被钝化
（2）66.7%
（3）检验SO₂是否除尽
（4）C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（5）c  （6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝

（7）否，用托盘天平无法称量D或E的差量（或可以，可用分析天平称量D或E的差量）（1）铁钉在浓硫酸中发生钝化，表面生成一层致密的氧化膜。
（2）,所以V（SO₂）="0.01" mol×
22.4 L·mol^-1="0.224" L="224" mL，SO₂体积分数为×100%≈66.7%。
（3）铁钉为碳素钢，故加热后碳与浓硫酸反应可产生CO₂、SO₂，当浓硫酸变稀后，会产生H₂，所以混合气体中有SO₂、CO₂、H₂。能对品红溶液产生作用的只有SO₂，所以品红溶液的作用是检验SO₂是否在前一洗气瓶中被除尽。
（5）检验CO₂要用澄清石灰水，应放在SO₂被除尽之后进行，因SO₂与澄清石灰水也可出现浑浊现象；也不能放在C、D之间，因为气体会带出水蒸气，对后面实验结果带来影响，且碱石灰能吸收CO₂，故M应放于B、C之间。
（6）H₂还原CuO（黑色）得Cu（红色），生成的水被无水CuSO₄吸收生成蓝色的CuSO₄·5H₂O。
（7）由于H₂量很少，微小质量变化用托盘天平无法测量，只能用更精密的分析天平称量。