Question

6．某化學興趣學習小組設計實驗探究金屬M與濃硫酸反應的氣體產(chǎn)物（如圖）．
【提出假設】假設1：氣體產(chǎn)物只有SO₂；       假設2：氣體產(chǎn)物有SO₂和H₂；
【實驗設計】為了探究金屬M與濃硫酸反應產(chǎn)物，設計如圖實驗裝置：一定量的濃硫酸與金屬M反應．

（1）檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關閉分液漏斗的活塞，在H裝置后面連上一根導管，然后將導氣管插入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，若導氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升，則證明裝置的氣密性良好．
（2）若B瓶里品紅溶液褪色，E、F和G中都無明顯現(xiàn)象．反應后硫酸鹽中金屬顯+2價．寫A中發(fā)生反應的化學方程式M+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）若假設2正確，則可觀察到：F管中黑色粉末變成紅色；G干燥管里白色粉末變?yōu)樗{色；
【實驗反思】為了進一步探究金屬M成分和氣體組分，進行如下實驗：
稱取11.2g金屬M放入裝置A中，加入一定量的濃硫酸，反應結束后，B瓶里品紅溶液褪色，金屬沒有剩余，拆下G并稱重，G增重0.9g．
（4）為了觀察溶液顏色，實驗完畢后，需要稀釋燒瓶里溶液．稀釋燒瓶里溶液的操作方法先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌；
（5）將稀釋后的溶液分裝甲、乙試管，向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去；所以可得到此條件下對金屬M與濃硫酸反應的氣體產(chǎn)物的探究假設假設2成立．

Answer 1

分析 金屬與濃硫酸反應，開始生成的是二氧化硫，如果金屬過量，濃硫酸變成稀硫酸后，如果金屬較活潑，則可能還生成氫氣；
（1）根據(jù)檢驗裝置氣密性的采用方法進行解答；
（2）M在鹽中為+2價，根據(jù)類比銅與濃硫酸的反應寫出M與濃硫酸反應的化學方程式；
（3）如果產(chǎn)生的氣體中含有氫氣，氫氣能夠還原氧化銅反應生成水，根據(jù)檢驗水的常用方法解答；
（4）反應物中有濃硫酸，根據(jù)稀釋濃硫酸的方法進行解答，注意稀釋前先冷卻，然后將混合液加入燒杯中；
（5）根據(jù)反應現(xiàn)象判斷M為鐵，然后根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出鐵離子、亞鐵離子的物質(zhì)的量，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律、電子守恒分別計算出生成氫氣、二氧化硫物質(zhì)的量分析判斷；

解答 解：當金屬過量時，且金屬較活潑則生成的氣體中可能含有氫氣，所以假設2為：氣體產(chǎn)物有SO₂和H₂ ，故答案為：氣體產(chǎn)物有SO₂和H₂ ；
（1）檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關閉分液漏斗的活塞，在H裝置后面連上一根導管，然后將導氣管插入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，若導氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升，則說明裝置的氣密性良好，
故答案為：將導氣管插入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，若導氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升；
（2）反應后硫酸鹽中金屬顯+2價，類比銅與濃硫酸的反應，M與濃硫酸反應的化學方程式為：M+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：M+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）如果F管中黑色粉末變成紅色、G中白色的無水硫酸銅變成藍色，說明二氧化硫中混有氫氣，從而證明假設2正確，
故答案為：黑色粉末變成紅色；白色粉末變?yōu)樗{色；
（4）可以類比稀釋濃硫酸的方法進行操作，方法為：先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌，
故答案為：先將燒瓶中混合溶液冷卻，再將混合液慢慢加入盛水的燒杯里，并不斷攪拌；
（5）向甲試管里滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明金屬M為Fe；G增重0.9g，0.9g為水的質(zhì)量，則氫氣的物質(zhì)的量為：n（H₂）=n（H₂O）=$\frac{0.9g}{18g/mol}$=0.05mol；1.2g鐵的物質(zhì)的量為：n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol；向乙試管里滴加酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，溶液紫色褪去，說明溶液中含有亞鐵離子，燒瓶溶液中金屬離子濃度相等，則鐵離子和亞鐵離子的物質(zhì)的量相等，n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺）=0.1mol，根據(jù)電子守恒，生成二氧化硫的物質(zhì)的量為：n（SO₂）=$\frac{0.1mol×2+0.1mol×3-0.05mol×2}{2}$=0.20mol，鐵與硫酸反應的化學方程式為：4Fe+9H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4SO₂↑+H₂↑+8H₂O，假設2正確，
故答案為：假設2．

點評 本題考查了濃硫酸的化學性質(zhì)、氧化還原反應的計算、化學方程式的書寫等知識，題目難度較大，試題涉及的知識點較大，充分考查了學生對所學知識的掌握情況，注意明確濃硫酸的化學性質(zhì)及濃硫酸與金屬反應的原理．