Question

为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组用碳素钢(即铁和碳的合金)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)称取碳素钢6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。

①甲同学认为X中除Fe3＋之外还可能含有Fe2＋。若要确认其中的Fe2＋，应选用 (选填序号)。

A．KSCN溶液和氯水 B．铁粉和KSCN溶液

C．浓氨水 D．酸性KMnO4溶液

②乙同学取560 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生SO2＋Br2＋2H2O=2HBr＋H2SO4反应，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体4.66 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为 。

[探究二]根据上述实验中SO2体积分数的分析，丙同学认为气体Y中还可能含有Q1和Q2两种气体，其中Q1气体，在标准状况下，密度为0.0893 g·L－1。为此设计了下列探究实验装置(假设有关气体完全反应)。

(3)装置B中试剂的作用是 。

(4)分析Y气体中的Q2气体是如何生成的 (用化学方程式表示)。

(5)已知洗气瓶M中盛装澄清石灰水，为确认Q2的存在，需在装置中添加洗气瓶M于 (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Q1，预计实验现象应是 。

 

Answer 1

(1)铁被钝化

(2)①D　②0.80

(3)检验SO2是否除尽

(4)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

(5)C

(6)D中的固体由黑变红、E中的固体由白变蓝

【解析】(1)由于在常温下，铁在浓硫酸中钝化，从而在铁表面形成一层致密的氧化膜，所以不再和CuSO4溶液反应。

(2)①Fe2＋具有还原性，可以被KMnO4(H＋)氧化，从而溶液褪色，据此可以鉴别，答案选D。

，所以SO2的体积分数为。

(3)M＝0.0893 g·L－1×22.4 L·mol－1＝2.0 g·mol－1。所以Q1为H2。

由于C能被浓H2SO4氧化成CO2，所以Q2应为CO2。检验H2用CuO，而检验CO2气体需用澄清石灰水，在验证CO2之前，须除尽SO2气体，所以A装置用来除去SO2，B装置用来检验是否除尽，M装置应放在B、C之间。若有H2，CuO应由黑变红，CuSO4由白变蓝。