Question

某同学设计下图装置进行铁和浓H₂SO₄反应的实验探究，请回答下列问题．



（1）将16克铁粉放入烧瓶中，由分液漏斗放入20mL 18mol/L的浓H₂SO₄，结果没有任何反应现象，原因是______．随后点燃A处酒精灯，就有气体产生了．
（2）随着反应的进行，B中酸性KMnO₄溶液颜色逐渐变浅（产物中有Mn²⁺），请用离子方程式表示：______，C中品红溶液颜色始终没有变化．
（3）当G处有持续稳定的气泡时，再点燃E处酒精灯，这样操作的原因是______．
（4）反应一段时间后，E、F处可观察到明显的现象，F处的实验现象______．
（5）为了确保实验的严谨性和F中现象的可信性，通常在F装置后再接一个装置G，则G中盛放的液体可以是______
A．CaCl₂溶液          B．Ca（OH）₂溶液      C．浓硫酸     D．CCl₄
（6）将a mol Fe与含b mol H₂SO₄的浓硫酸共热，假设按本题的过程进行反应，如果Fe与H₂SO₄均恰好完全反应，则生成的有
气体1是______，其物质的量为______mol，
气体2是______，其物质的量为______mol．

Answer 1

（1）常温下，铁在浓硫酸中 发生钝化现象，在表面形成致密的氧化物薄膜阻止反应进行；加热条件下会发生氧化还原反应；故答案为：铁在冷的浓硫酸中钝化；
（2）随着反应的进行，B中酸性KMnO₄溶液颜色逐渐变浅（产物中有Mn²⁺），是生成的二氧化硫气体被高锰酸钾溶液氧化，高锰酸钾被还原为锰离子，反应离子方程式表示：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
故答案为：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（3）G处有持续稳定的气泡时，再点燃E处酒精灯，浓硫酸随着反应进行浓度变稀后和铁反应生成氢气，氢气和空气混合点燃或加热时易发生爆炸，应先使氢气充满容器后再加入和氧化铜反应，这样操作的原因是：待反应产生的H₂将装置中的空气排尽再加热，防止H₂与空气混合加热爆炸；
故答案为：待反应产生的H₂将装置中的空气排尽再加热，防止H₂与空气混合加热爆炸；
（4）F装置处是检验氢气还原氧化铜生成的水蒸气的存在，装置中的实验现象为：白色硫酸铜遇到水变蓝色，故答案：白色粉末变为蓝色；
（5）在F装置后再接一个装置G，目的是防止空气中的水蒸气进入F中干扰检验生成的水蒸气的存在，G装置起到能吸收空气中的水蒸气或与空气隔离开；
A、CaCl₂溶液不能起到阻止水蒸气进入F，故A错误；
B、Ca（OH）₂溶液不能起到阻止水蒸气进入F，故B错误；
C、浓硫酸能吸收水蒸气，能起到阻止水蒸气进入F，故C错误；
D、CCl₄不溶于水，能能起到阻止水蒸气进入F，故D错误；
故选CD．
（6）将a mol Fe与含b mol H₂SO₄的浓硫酸共热过程中，铁和浓硫酸加热反应，生成硫酸铁、二氧化硫和水，铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，浓硫酸随着反应进行浓度减小，变稀后和铁发生置换反应生成氢气，发生的反应为：Fe+2H₂SO₄（浓）

△   .

FeSO₄+SO₂↑+2H₂O；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；设生成氢气物质的量为X，生成二氧化硫物质的量为Y，依据元素守恒和化学方程式计算得到：X+Y=a；X+2Y=b；解得到：X=（2a-b）mol；Y=（b-a）mol  
故答案为：
气体H₂：n（H₂）=（2a-b）mol  
气体SO₂：n（SO₂）=（b-a）mol