Question

【题目】已知：2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。某学习小组对铁丝（含杂质碳）与浓硫酸反应后的产物进行探究。

Ⅰ.溶液探究

（1）将反应后的溶液稀释，取稀释液，滴加NaOH溶液，观察到___现象时，证明有Fe3+存在。为进一步判断溶液中是否存在Fe2+，可另取稀释液少许，滴加___（选填编号）。

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）为判断反应停止后硫酸是否有剩余，制定的实验方案为：测定稀释液的pH。请对此实验设计进行评价。____。

Ⅱ.气体探究

（3）将产生的气体依次通过品红溶液和澄清石灰水，观察到：品红溶液褪色、澄清石灰水变浑浊。是否___（填写“是”或“否”）能据此判断除SO2外，反应后气体中还含有CO2？请说明理由___。

最后逸出的气体具有可燃性，推测该气体为H2，理由是___（用离子方程式表示）。

（4）收集混合气体336mL（已折算成标准状况），通入足量的氯水中，发生反应：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl。滴加足量BaCl2溶液，生成的沉淀经过滤、洗涤、干燥、称量，测得质量为2.330g。则混合气体中SO2的体积分数为___。（精确至小数点后第二位）

（5）将上述混合气体直接通入BaCl2溶液，未见明显现象，放置一段时间后发现有少许浑浊，分析其中的原因___。

Answer 1

【答案】红褐色沉淀 d 由于Fe3+水解显酸性，所以不能仅通过溶液显酸性就判断反应后硫酸是否有剩余（或：如果测得溶液的酸性较强，可以判断硫酸有剩余） 否 由于有SO2存在，SO2也能使澄清石灰水变浑浊，所以无法判断是否含有CO2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 0.67 开始未见明显现象是因为SO2不能与BaCl2反应，一段时间后空气中的O2将H2SO3氧化成为H2SO4，从而与BaCl2反应生成BaSO4沉淀

【解析】

(1)2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O，将反应后的溶液稀释，取稀释液，滴加NaOH溶液，铁离子与氢氧化钠反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀；在Fe3+存在时检验Fe2+，结合亚铁离子的性质分析判断选择的试剂；

(2)铁离子水解后的溶液也显酸性，但酸性较弱，据此分析评价；

(3)根据SO2也能使澄清石灰水变浑浊分析判断；最后逸出的气体具有可燃性，该气体只能为H2，因为随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小；

(4)首先计算标准状况下，336mL混合气体的物质的量，再根据生成的硫酸钡的质量计算二氧化硫的物质的量，最后计算混合气体中SO2的体积分数；

(5)SO2与BaCl2不反应，结合二氧化硫检验较强的还原性分析解答。

(1)2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O，将反应后的溶液稀释，取稀释液，滴加NaOH溶液，铁离子与氢氧化钠反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，证明有Fe3+存在。为进一步判断溶液中是否存在Fe2+，可另取稀释液少许，因为溶液中含有Fe3+，可以滴加KMnO4酸性溶液，若溶液的紫红色褪色，即可以证明溶液中含有Fe2+，故答案为：红褐色沉淀；d；

(2)测定稀释液的pH，若溶液显酸性不能说明反应后硫酸是否有剩余，因为铁离子水解后的溶液也显酸性，若溶液的酸性较强，可以判断硫酸有剩余，因为铁离子水解后的溶液的酸性较弱，故答案为：由于Fe3+水解显酸性，所以不能仅通过溶液显酸性判断反应后硫酸是否有剩余(或如果测得溶液的酸性较强，可以判断硫酸有剩余)；

(3)将产生的气体依次通过品红溶液和澄清石灰水，观察到：品红溶液褪色、澄清石灰水变浑浊。不能据此判断除SO2外，反应后气体中还含有CO2，因为混合气体中存在SO2气体，SO2也能使澄清石灰水变浑浊；最后逸出的气体具有可燃性，说明该气体为H2，因为随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，稀硫酸能够与铁反应生成氢气，Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为：否；由于有SO2存在，SO2也能使澄清石灰水变浑浊，所以无法判断是否含有CO2；Fe+2H+→Fe2++H2↑；

(4)标准状况下，336mL混合气体的物质的量为=0.015mol，生成的硫酸钡的物质的量==0.01mol，说明二氧化硫的物质的量为0.01mol，因此混合气体中SO2的体积分数为×100%=0.67，故答案为：0.67；

(5)将上述混合气体直接通入BaCl2溶液，SO2与BaCl2不反应，因此未见明显现象，放置一段时间后，溶液中的亚硫酸被空气中的氧气氧化生成硫酸，硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，故答案为：开始未见明显现象是因为SO2不能与BaCl2反应，一段时间后空气中的O2将H2SO3氧化成为H2SO4，从而与BaCl2反应生成BaSO4沉淀。