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7.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,其原因是铁钉表面被钝化.
(2)称取碳素钢6.0g放入15.0mL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D(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560mL(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4.66g.由此推知气体Y中SO2的体积分数为80%.
[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0.0893g•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中试剂的作用是检验SO2是否除尽.
(4)分析Y气体中的Q2气体是如何生成的C+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O(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C(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D中固体由黑变红,E中固体由白变蓝.

分析 [探究一](1)常温下,铁和浓硫酸发生钝化现象;
(2)①亚铁离子具有还原性,能被强氧化剂氧化,能使酸性高锰酸钾溶液褪色;
②根据SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4知,二氧化硫被氧化生成硫酸,硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,所以4.66g沉淀是BaSO4,根据S原子守恒得n(SO2)=n(BaSO4),进而计算SO2的体积分数;
[探究二]Q1气体,在标准状况下,密度为0.0893g•L-1.则其摩尔质量为22.4L/mol×0.0893g•L-1=2g mol/L,故Q1为氢气,Q2气体为CO2,因为碳与浓硫酸反应生成二氧化硫与二氧化碳.
二氧化硫会影响二氧化碳的检验,故应先除去二氧化硫再检验二氧化碳,由装置图可知,用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,品红溶液检验二氧化硫是否除尽,洗气瓶M中盛装澄清石灰水,为确认CO2的存在,应在B-C之间,C中碱石灰干燥气体,D中氢气与CuO发生置换反应生成Cu与水,E中无水硫酸铜检验生成水,F中碱石灰吸收水蒸气,防止空气中水蒸气加入E中.

解答 解:[探究一](1)常温下,铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化,该现象为钝化现象,所以将铁钉放入浓硫酸片刻无明显变化的原因是铁钉表面被钝化,
故答案为:铁钉表面被钝化;
(2)①A.氯水能将亚铁离子氧化为铁离子,但溶液中原有的铁离子和KSCN溶液反应导致溶液呈血红色,但不能确定原来溶液中一定含有亚铁离子,故错误;
B.铁粉和铁离子、酸反应生成亚铁离子,不能确定原来溶液中是否含有亚铁离子,故错误;
C..浓氨水和亚铁离子反应生成氢氧化亚铁沉淀,氢氧化亚铁能被氧化生成氢氧化铁红褐色沉淀,不能确定溶液中一定含有亚铁离子,故错误;
D.亚铁离子具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子,故正确;
故选:D; 
②根据SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4知,二氧化硫被氧化生成硫酸,硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,所以4.66g沉淀是BaSO4,n(BaSO4)=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol,根据S原子守恒得根据S原子守恒得n(SO2)=n(BaSO4)=0.02mol,标况下二氧化硫体积=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL,二氧化硫体积分数=$\frac{448mL}{560mL}$=680%,
故答案为:80%;
[探究二]Q1气体,在标准状况下,密度为0.0893g•L-1.则其摩尔质量为22.4L/mol×0.0893g•L-1=2g mol/L,故Q1为氢气,Q2气体为CO2,因为碳与浓硫酸反应生成二氧化硫与二氧化碳.
二氧化硫会影响二氧化碳的检验,故应先除去二氧化硫再检验二氧化碳,由装置图可知,用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,品红溶液检验二氧化硫是否除尽,洗气瓶M中盛装澄清石灰水,为确认CO2的存在,应在B-C之间,C中碱石灰干燥气体,D中氢气与CuO发生置换反应生成Cu与水,E中无水硫酸铜检验生成水,F中碱石灰吸收水蒸气,防止空气中水蒸气加入E中.
(3)品红溶液能的作用是检验SO2是否除尽,故答案为:检验SO2是否除尽;
(4)生成二氧化碳的方程式为:C+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O,故答案为:C+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O;
(5)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,所以应该在排除二氧化硫条件下将气体通入澄清石灰水中检验二氧化碳,故选:C;
(6)氢气具有还原性,在加热条件下,能将黑色的CuO还原为红色的Cu,且生成水,水能使无水硫酸铜变蓝色,所以如果Y中含有氢气,预计实验现象是D中固体由黑变红,E中固体由白变蓝,
故答案为:D中固体由黑变红,E中固体由白变蓝.

点评 本题考查探究物质组成及性质实验方案设计与评价,题目难度中等,明确实验原理及每个装置可能发生的反应及其作用为解答关键,试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气,通过电化学法制取氢气的工艺如图,下列说法不正确的是(  )
A.电解池中惰性电极C1为阳极
B.该工艺优点之一是FeCl3溶液可循环利用
C.反应池中的离子方程式:2Fe3++S2-=2Fe2++S↓
D.电解池总反应的化学方程式:2FeCl2+2HCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2FeCl3+H2

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

11.写出下列烷烃的分子式
(1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是氢气的36倍C5H12
(2)烷烃B的分子中含有200个氢原子C99H200
(3)1L烷烃D的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15L的水蒸气C14H30
(4)0.01mol烷烃E完全燃烧时,消耗标准状况下的氧气2.464LC7H16

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

15.U、V、W、Y是原子序数依次增大的短周期主族元素,U、Y在周期表中的相对位置如表;U元素与氧元素能形成两种无色气体;W是地壳中含量最多的金属元素.
U  
  Y
根据题意完成下列填空:
(1)元素W的原子核外共有5种不同能级的电子.
(2)下列反应在恒容密闭容器中进行:2YO2(g)+O2(g)$?_{催化剂}^{450℃}$  2YO3(g)+190kJ                                  
①该反应 450℃时的平衡常数大于500℃时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”).
②下列描述中能说明上述反应已达平衡的是bd
   a.ν(O2=2ν(YO3                b.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
   c.容器中气体的密度不随时间而变化   d.容器中气体的分子总数不随时间而变化
③在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20 mol YO2和0.10molO2,半分钟后达到平衡,测得容器中含YO30.18mol,则ν(O2)=0.36mol•L-1•min-1:若继续通入0.20molYO2和0,.10molO2,则平衡向正反应方向移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后,0.36mol<n(YO3)<0.40mol.
(3)V的最简单气态氢化物甲的水溶液显碱性.
一定条件下,甲在恒容密闭容器中发生分解反应(正反应放向为吸热反应)并达平衡后,仅改变下表中反应条件x,下列各项中y随x的增大而增大的是bc.(选填序号).
选项abcd
x温度温度加入H2的物质的量加入甲的物质的量
y混合气体的平均相对分子质量平衡常数K混合气体的密度达平衡时的甲的转化率
(4)向含4mol V的最高价含氧酸的稀溶液中,逐渐加入Fe粉至过量.假设生成的气体只有一种,请在坐标系中画出n(Fe2+)随n(Fe)变化的示意图.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6mol/L的硫酸溶液中,乙同学将电极放入6mol/L的NaOH溶液中,实验装置如图所示:
(1)写出甲中正极的电极反应式:2H++2e-=H2↑.
(2)写出乙中负极的电极反应式:Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O,
总反应的离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑.
(3)如果甲、乙两同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应该比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出Mg(填元素符号,下同)的活动性强,乙会判断出Al的活动性强.
(4)由此实验可知下列说法中正确的是ADE
A、利用原电池反应判断金属活动性顺序时,应注意介质的选择;
B、镁的金属性不一定比铝强;
C、该实验说明金属活动性顺序表已过时,没有实用价值;
D、该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件影响大,应具体问题具体分析.
E、上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断电池的正负极”的这种说法不可靠.
(5)将乙装置设计为甲烷燃料电池,两极改为惰性电极,则负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.已知:pKa=-lgKa,25℃时,H2A的pKa1=1.85,pKa2=7.19.用0.1mol•L-1 NaOH溶液滴定20mL0.1mol•L-1H2A溶液的滴定曲线如图所示(曲线上的数字为pH).下列说法不正确的是(  )
A.a点所得溶液中;2n(H2A)+n(A2-)=0.002mol
B.b点所得溶液中:c(H2A)+c(H+)=c(A2-)+e(OH-
C.C点所得溶液中:c(Na+)<3c(HA-
D.d点所得溶液中:c(Na+)>c(A2-)>c(HA-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.下列表示物质变化的式子正确的是(  )
A.氯气通入水中Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO-
B.硫化钠加入水中S2-+2H2O═H2S+2OH-
C.冰醋酸加入水中CH3COOH+H2O?CH3COO-+H3O+
D.铁与水蒸气反应2Fe+3H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+3H2

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

16.利用图中实验装置制取某无色非金属氧化物气体,请选择相应的序号填人括号中.

(1)烧瓶X中的药品应是D
A.铜与稀HN03
B.铜与浓HN03
C.CaC03与稀H2S04
D.Na2S03与浓盐酸
(2)洗气瓶Y中所装液体应是(不允许非水杂质混在气体中)C
A.浓H2SO4
B.Na0H溶液
C.饱和NaHS03溶液
D.NaHC03溶液
(3)检验集气瓶是否集满气体,置于瓶口的滤纸应沾上的溶液是B
A.BaCl2溶液
B.酸性KMn04溶液
C.KI淀粉
D.石灰水.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.下列分子中所有原子都满足8e-稳定结构的是(  )
A.XeF6B.BeC12C.N2D.BF3

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