Question

3．浓硫酸有强氧化性，铁在冷的浓硫酸中能发生钝化．某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解，并产生大量气体．请你协助他们探究所得气体的成分．
Ⅰ【提出猜想】
猜想1：所得气体中可能是SO₂．
猜想2：所得气体中可能是H₂．
猜想3：所得气体中可能是SO₂和H₂的混合气体．
Ⅱ【实验探究】
（1）将所得气体通入如下装置，证明猜想3正确的实验现象是甲中KMnO₄溶液褪色、乙中KMnO₄溶液颜色不变（或变浅但不完全褪色）、试管中收集到无色气体．
（2）点燃余下的气体前，必须要进行的操作是检验气体的纯度．
（3）写出浓硫酸表现出强氧化性的化学反应方程式2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．
（4）如果把一定量的铁与浓硫酸加热时产生的气体通过装有过量Na₂O₂粉末的玻璃管，则玻璃管中反应的生成物可能含有（填化学式）Na₂SO₄、Na₂SO₃、NaOH、O₂．

Answer 1

分析 提出猜想：浓硫酸和铁反应生成二氧化硫，稀硫酸和铁反应生成氢气，所得气体中可能含有SO₂和H₂中的一种或两种，据此进行猜想；
（1）由题目信息可知，猜想三：所得气体中可能是SO₂和H₂的混合气体．二氧化硫具有还原性，可以使酸性高锰酸钾褪色，氢气不溶于水，不反应，试管中收集到氢气．
（2）氢气不纯，燃烧可能发生爆炸，故点燃前应先检验气体的纯度；
（3）铁与过量浓硫酸加热反应生成硫酸铁、二氧化硫气体和水，据此写出反应的化学方程式；
（4）能够与过氧化钠反应的有二氧化硫、水，过氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠；水与过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气，二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，据此判断玻璃管中反应的生成物．

解答 解：提出猜想：浓硫酸和铁反应生成二氧化硫，稀硫酸和铁反应生成氢气，所得气体中可能含有SO₂和H₂中的一种或两种，故生成的气体有三种情况：①所得气体中可能是SO₂；②所得气体中可能是H₂；③所得气体中可能是SO₂和H₂的混合气体，
故答案为：H₂；SO₂和H₂．
（1）由题目信息可知，猜想三：所得气体中可能是SO₂和H₂的混合气体．二氧化硫具有还原性，可以使酸性高锰酸钾褪色，氢气不溶于水，不反应，试管中收集到氢气．
故答案为：甲中KMnO₄溶液褪色；乙中KMnO₄溶液颜色不变（或变浅但不完全褪色）；试管中收集到无色气体；
（2）氢气不纯，燃烧可能发生爆炸，故点燃前应先检验气体的纯度，
故答案为：检验气体的纯度；
（3）加热条件下，铁与过量的浓硫酸反应生成硫酸铁、二氧化硫气体和水，反应的化学方程式为：2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，
故答案为：2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（4）一定量的铁与浓硫酸加热时产生的气体中含有H₂、SO₂及水蒸气，当通过装有过量Na₂O₂粉末的玻璃管，可能发生反应：SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，所以玻璃管中反应的生成物可能含有：Na₂SO₄、Na₂SO₃、NaOH、O₂，
故答案为：Na₂SO₄、Na₂SO₃、NaOH、O₂（其他合理答案也得分）．

点评 本题考查浓硫酸的性质，题目难度中等，掌握元素化合物的性质是关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力，学习中需要全面把握基础知识．