Question

某同学在实验室进行探究实验。

（Ⅰ）实验目的：研究铁与浓硫酸的反应

（Ⅱ）实验药品：铁钉（表面无铁锈）、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液、氧化铜、硫酸铜溶液

（Ⅲ）实验装置（按从左到右的方向将A装置与B等装置相连）：

（Ⅳ）实验步骤（请将表中空格补充完整）：

实验内容和步骤	实验现象	结论
①连接好装置，检查装置的气密性
②将铁钉加入到烧瓶中，再向其中滴加浓硫酸	未见明显现象	原因为： ______________
③点燃A、E处酒精灯	片刻后，烧瓶中溶液有颜色变化，并有气泡产生烧瓶中产生	气体的化学方程式为：_____________________

（Ⅴ）反思评价

在实验过程中，该同学观察到B装置中溶液颜色逐渐变浅，C装置中溶液颜色未见明显变化。再过一段时间后，E装置中氧化铜粉末由黑色转变为红色，气球F逐渐鼓起，此时C装置中溶液颜色仍未见明显变化。试回答下列问题。

①E装置中氧化铜由黑色变红的原因，可用化学反应方程式表示为：____________________。

②为探究铁钉与浓硫酸在不加热情况下是否发生了反应，请你帮该同学设计实验，填写下表内容：

试剂	操作方法	现象及结论

Answer 1

（Ⅳ）②浓H₂SO₄在室温时将铁表面氧化生成了一层致密的氧化膜

③2Fe+6H₂SO₄(浓)Fe₂(SO₄)₃+3SO₂↑+6H₂O

（Ⅴ）①CuO+H₂Cu+H₂O    ②

试剂	`操作方法	现象和结论
①铁钉 ②浓H2SO4 ③CuSO4溶液（1分）	①将一根洁净的铁钉插入浓H2SO4中，片刻后取出用水洗净； ②再将其与另一根铁钉同时插入CuSO4溶液中（2分）	①铁钉放入浓H2SO4中无明显变化； ②直接放入CuSO4溶液中的铁钉表面有红色Cu析出，从浓H2SO4中取出的铁钉再放入CuSO4溶液中无红色Cu析出，说明Fe与浓H2SO4发生了反应，被“钝化”（2分）

解析：Ⅳ②铁遇浓H₂SO₄发生钝化，故不产生气体。③加热后氧化膜溶于浓H₂SO₄，Fe与浓H₂SO₄在加热条件下发生氧化还原反应。Ⅴ①除浓H₂SO₄变稀产生H₂能还原CuO外无其他还原性气体。②该实验本质是检验铁与浓H₂SO₄在不加热条件下是否钝化。根据所学知识，应钝化，而钝化后表面覆盖了氧化膜而Fe无法直接参加反应，故应选择Fe参加反应有现象而氧化物不参加反应，无现象证明已被钝化，可用Fe置换Cu、Ag等。