为了探究浓度对硫酸氧化性的影响，某学习小组进行了以下探究活动：

[探究一]称取无锈铁钉（碳素钢）12.0g放入30.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。

（1）甲同学认为X中除Fe³⁺外还可能含有Fe²⁺。若要确认其中的Fe²⁺，请选择下列试剂，设计简单的实验方案（简述操作过程、现象和结论）　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

供选用试剂：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）乙同学为了测定气体Y中SO₂的含量，设计如下三种方案：

方案I.取672mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体4.66g。

方案II.向VmL c mol·L^-1酸性高猛酸钾溶液中缓慢通入Y气体aL（标准状况），溶液恰好完全褪色。

方案III，取VL（标准状况）气体Y缓慢通入足量的氢氧化钡溶液中，充分反应后，过滤、洗涤、烘干，称得固体质量为mg。

①其中不合理的方案是　　　　　　　　　 ，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 。

②选择合理方案的数据计算气体Y中SO₂的体积分数

（用含未知数的代数式表示）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

[探究二]分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H₂和CO₂气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持装置已省略）。

（3）装置A中试剂的作用是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 　　　　 。

（4）简述确认气体Y中含有CO₂的实验现象：　　　　　　　　　　 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 。

（5）有同学根据“F干燥管无水硫酸铜是否变蓝色”确认Y气体中是否有氢气，你认为是否可靠？　　　　　　　　 　　　 （填“可靠”或“不可靠”），简述理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

实验室可由多条途径得到SO₂。

（1）Na₂SO₃溶液与硫酸反应可以制得SO₂，其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。

（2）铜与浓硫酸反应可以制得SO₂，其化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。

（3）如果要在实验室制取SO₂，选用上述两种方法中的哪种更合理，你的理由是　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。

（4）海波（Na₂S₂O₃?5H₂O)也能与硫酸反应制得SO₂（Na₂S₂O₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+ SO₂↑+S↓+H₂O ）。工业制得的海波中可能含有Na₂SO₃。取三份质量不同的样品，分别加入40mL浓度相同的硫酸溶液后，过滤出硫黄，微热使SO₂全部逸出，测得实验数据如下表（气体体积已换算为标准状况）。

试计算：

①硫酸溶液的物质的量浓度是　　　　　　　 　 mol/L。

②样品中n（Na₂S₂O₃?5H₂O）：n（Na₂SO₃）=　　　　　　　　　 　　　 。

（17分）化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。

　 （1）蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观象冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧和水汽化的热化学方程式为：

　 CH₄（g）+2O?₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=－802.3kJ?mol^-1

　　　 H₂O（l）=H₂O（g） △H=+44kJ?mol^-1

　　　 则356g“可燃冰”（分子式为CH₄?9H₂O）释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为　　　　　　 。

　 （2）熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视，可用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO₂的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：正极反应式：

　　　 O₂+2CO₂+4e^-=2CO^2-₃，负极反应式　　　　　　　　 。

　 （3）已知一氧化碳与水蒸气的反应为：

　　　 CO（g）+H₂O（g）　 　 CO₂（g）+H₂（g）

　 　　 ①T℃时，在一定体积的容器中，通入一定量的CO（g）和H₂O（g），发生反应并保持温度不变，各物质浓度随时间变化如下表：

T℃时物质的浓度(mol/L)变化

　　　 第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时，改变某一条件后测得的。第4~5min之间，改变的条件是　　　　 。T℃时该化学反应的平衡常数是　　　　 。

　　　 ②已知420℃时，该化学反应的平衡常数为9，如果反应开始时，CO(g)和H₂O（g）的浓度都是0.01mol/L，则CO在此条件下的转化率为　　　　　 。

　　　 ③397℃时，该反应的化学平衡常数为12，请判断该反应的△H　　　 0（填“>、=、<”）。

（4）燃料电池中产生的CO₂气体可以用碱液吸水得到Na₂CO₃和NaHCO₃。常温下向20mL0.1mol/LNa₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各种微粒（CO₂因逸出未画出）物质的量分数（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如下图所示。根据图象回答下列问题：

　 ①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO^-₃、CO^2-₃（填：“能”或“不能”）　　 大量共存。②当pH=7时溶液中含碳元素的主要微粒为　　　　　　　　 ，此时溶液中c(HCO^-₃)　　　 c(Na⁺)（填“>、=、<”）。

（12分）蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：

I．制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤；并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁

（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等杂质离子）。

II．提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1 mol/L H₂O₂溶液，再

调节溶液pH至7～8，并分离提纯。

III．制取氢氧化镁：向步骤II所得溶液中加入过量氨水。

  已知：金属离子氢氧化物沉淀所需pH

请回答：

（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7~8的最佳试剂是　　　　　　（填字母序号）。

　　 A. MgO　　　　 B. Na₂CO₃　　　　　 C.蒸馏水

（2）工业上，常通过测定使铁氰化钾（K₃[Fe(CN) ₆]）溶液不变色所需H₂O₂溶液的量来确 

定粗硫酸镁中Fe²⁺的含量。已知，测定 123 g粗硫酸镁样品所消耗的0.1 mol/L H₂O₂

溶液的体积如下表所示。

Fe²⁺与H₂O₂溶液反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。

（3）工业上常以Mg²⁺的转化率为考察指标，确定步骤III制备氢

氧化镁工艺过程的适宜条件。其中，反应温度与Mg²⁺转化率

的关系如右图所示。

①  根据图中所示 50℃前温度与Mg²⁺转化率之间的关系，可判 断此反应是　　　　（填“吸热”或“放热”）反应。

②图中，温度升高至 50℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因  是　　　　　　　　　　。

③Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常数。已知：

  Mg(OH)₂(s) 　Mg²⁺ (aq)+ 2OH^- (aq)　　　 Ksp = c(Mg²⁺)·c²( OH^-) = 5.6×10^-12

Ca(OH)₂(s)　Ca²⁺ (aq) + 2OH^- (aq)　　　 Ｋsp = c(Ca²⁺)·c²(OH^-) = 4.7×10^-6

若用石灰乳替代氨水，　　　（填“能”或“不能”）制得氢氧化镁，理由是 　　　　　 　　　。

（12分）蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：

I．制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤；并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁

（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等杂质离子）。

II．提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1 mol/L H₂O₂溶液，再

调节溶液pH至7～8，并分离提纯。

III．制取氢氧化镁：向步骤II所得溶液中加入过量氨水。

  已知：金属离子氢氧化物沉淀所需pH

请回答：

（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7~8的最佳试剂是　　　　　　（填字母序号）。

　　 A. MgO　　　　 B. Na₂CO₃　　　　　 C.蒸馏水

（2）工业上，常通过测定使铁氰化钾（K₃[Fe(CN) ₆]）溶液不变色所需H₂O₂溶液的量来确 

定粗硫酸镁中Fe²⁺的含量。已知，测定 123 g粗硫酸镁样品所消耗的0.1 mol/L H₂O₂

溶液的体积如下表所示。

Fe²⁺与H₂O₂溶液反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。

（3）工业上常以Mg²⁺的转化率为考察指标，确定步骤III制备氢

氧化镁工艺过程的适宜条件。其中，反应温度与Mg²⁺转化率

的关系如右图所示。

① 根据图中所示 50℃前温度与Mg²⁺转化率之间的关系，可判 断此反应是　　　　（填“吸热”或“放热”）反应。

②图中，温度升高至 50℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因  是　　　　　　　　　　。

③Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常数。已知：

  Mg(OH)₂(s) 　Mg²⁺ (aq)+ 2OH^- (aq)　　　 Ksp = c(Mg²⁺)·c²(OH^-) = 5.6×10^-12

Ca(OH)₂(s)　Ca²⁺ (aq) + 2OH^- (aq)　　　 Ｋsp = c(Ca²⁺)·c²(OH^-)= 4.7×10^-6

若用石灰乳替代氨水，　　　（填“能”或“不能”）制得氢氧化镁，理由是　　　　　 　　　。