Question

（13分）

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组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_____________________

（2）另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL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Fe^3＋外还可能含有Fe^2＋。若要确认其中的Fe^2＋应选用___________（选填序号）。

a．KSCN溶液和氯水    b．铁粉和KSCN溶液     c．浓氨水    d．KMnO₄酸性溶液

②乙同学取336 mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO₂＋Br₂＋2H₂O===2HBr＋H₂SO₄ 然后加入足量BaCl₂溶液，经__________________操作后得固体2.33 g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为______________。

【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中还可能含有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。

（3）装置B中试剂的作用是_____________________

（4）认为气体Y中还含有Q的理由是________________（用化学方程式表示）。

（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于_________________（选填序号）。

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H₂，预计实验现象应是__________________

（7）若要测定336mL气体中H₂的含量（标准状况下约有28 mL H₂），可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法？做出判断并说明理由__________________      

Answer

（13分）

（1）铁钉表面被氧化

（2）①d ②过滤、洗涤、干燥 66.7%

（3）检验二氧化硫是否除尽

（4）C+2H2SO4=CO2↑+2SO2↑+2H2O（加热）

（5）C

（6）D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝

（7）否，用托盘天平无法称量D或E的差量

【解析】

试题分析：（1）铁钉放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉表面被氧化成一层致密的氧化膜而钝化阻止反应进一步进行。（2）①亚铁离子能是酸性高锰酸钾溶液褪色，溶液中以及有铁离子，选择a会造成干扰，b能检验铁离子的存在，c生成两种沉淀，受氢氧化铁的颜色的影响无法分辨，所以选d。②二氧化硫具有还原性，通入足量的溴水中，发生反应，生成硫酸和溴化氢，硫酸遇到氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀，则计算混合气体的物质的量=0.336/22.4=0.015摩尔，二氧化硫的物质的量等于硫酸钡的物质的量=2.33/233=0.01摩尔，则二氧化硫的体积分数为0.01/0.015=66.7%。（3）A除去二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以B可以检验A中是否完全除去二氧化硫。（4）在加热时铁钉中不仅铁和浓硫酸反应，碳也和浓硫酸反应生成二氧化碳和二氧化硫和水，所以气体中含有二氧化硫和二氧化碳。（5）Q为二氧化碳，二氧化硫和二氧化硫都能是澄清的石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在，选d时二氧化硫被碱石灰吸收。所以选C。（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气，能是白色的硫酸铜粉末变蓝色，同时有红色的铜单质生成。（7）标况下28毫升氢气的物质的量为0.028/22.4=0.00125摩尔，生成水的质量为18*0.00125=0.0225g，即DE的质量差小于0.1g，而中学阶段质量的称量选择托盘天平，分度值为0.1g，无法精确称量出D或E的差量，所以不能用通过托盘天平称量质量的方法测量氢气含量。

考点：性质实验方案的设计

【名师点睛】二氧化硫和二氧化碳都为酸性氧化物，性质相似。都可以和碱或碱性氧化物反应。要想鉴别就要找他们的性质的区别，二氧化硫有漂白性，能是品红溶液褪色，而二氧化碳不能，二氧化硫有还原性，能与氧化性的物质反应，例如能使酸性高锰酸钾溶液褪色，能使溴水褪色等。若在气体中同时存在二氧化硫和二氧化碳，检验气体时应该先检验二氧化硫，用品红溶液检验，后用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，再用品红检查二氧化硫是否完全除去，最后用澄清石灰水检验二氧化碳。顺序不能颠倒。