Question

16．為探究鐵質材料與熱濃硝酸的反應，某學習小組用碳素鋼（即鐵和碳的合金）進行了以下探究活動：
【探究一】
（1）常溫下，工業(yè)上可用鐵質容器盛放冷的濃硫酸，其原因是鐵釘表面被鈍化
（2）稱取碳素鋼6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到混合氣體Y．
①甲同學認為X中除Fe³⁺之外還可能含有Fe²⁺．產生Fe²⁺的離子反應方程為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，檢驗是否有Fe²⁺應選用下列D（選填序號）試劑．
A．KSCN溶液和氯水　　　 B．鐵粉和KSCN溶液　　C．濃氨水　　　D．酸性KMnO₄溶液
②乙同學取560mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，可以發(fā)生：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄反應，然后加入足量BaCl₂溶液，經正確操作后得干燥固體4.66g．由此推知氣體Y中SO₂的體積分數為80%．
【探究二】
根據上述實驗中SO₂體積分數的分析，丙同學認為氣體Y中還可能含有Q₁和Q₂兩種氣體，其中Q₁是相對分子質量最小的氣體，在標準狀況下，密度為0.0893g•L^-1，Q₂是空氣的成份之一，為此設計可下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略，假設有關氣體完全反應）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗SO₂是否除盡；
（4）用化學方程式表示Y氣體中的Q₂氣體是如何生成的：C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（5）為確認Q₂的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于C（選填序號）
a．A之前　　　　　　　b．A-B間　　　　　　　　c．B-C間　　　　　　　d．C-D間．

Answer 1

分析 （1）鐵在冷的濃硫酸中發(fā)生鈍化，表面形成致密的氧化膜；
（2）亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色；根據硫酸鋇與二氧化硫的關系式計算二氧化硫的體積，再根據體積分數公式計算；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，據此判斷是否含有二氧化硫；
（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳和濃硫酸反應生成二氧化碳；
（5）用澄清石灰水檢驗二氧化碳，首先要排除二氧化硫的干擾．

解答 解：（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生氧化還原反應，在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進一步的反應，即發(fā)生鈍化現象，所以反應片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，故答案為：鐵釘表面被鈍化；
（2）①金屬鐵可以和鐵離子之間反應生成亞鐵離子2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，金屬鐵可以和酸之間反應生成亞鐵離子Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，亞鐵離子具有還原性，而酸性高錳酸鉀有氧化性，發(fā)生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（或Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑）；D；
②SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關系式為SO₂～BaSO₄，設二氧化硫的體積為V，
 SO₂～BaSO₄，
22.4L 233g
V    4.66g
V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的體積分數=$\frac{448mL}{560mL}$×100%=80%，
故答案為：80%；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，故答案為：檢驗SO₂是否除盡；
（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳能和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應放置在B和C之間，即在通入堿石灰之前檢驗，故答案為：C．

點評 本題考查了濃硫酸的性質、二氧化硫的性質、常見物質的檢驗等知識點，側重于考查學生綜合運用化學知識的能力和實驗能力，注意常溫下，鐵和冷的濃硫酸不是不反應，而是反應生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進一步反應，為易錯點．