Question

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_________。

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448 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生下列反应：SO₂＋Br₂＋2H₂O===2HBr＋H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体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，需要用到装置M，则M中装的试剂是______________，并将M添加于________(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）若某气体可能由CO₂、SO₂、H₂中的一种或多种组成，经测定其中氧的质量分数为50%，则该气体的组成可能为___________（填序号）。

a．SO₂    b．H₂、SO₂    c．H₂、CO₂    d．CO₂、SO₂   e．SO₂、CO₂、H₂

Answer

铁钉表面被钝化 d 50% 检验SO2是否除尽 C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 澄清石灰水 c D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝 ace

【解析】（1）铁钉放入冷硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行；正确答案：铁钉表面被钝化。

（2）①亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色，溶液中已经有三价铁离子，选择a会造成干扰；b能检验三价铁离子的存在；选c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨；Fe2+与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，Fe2+能使酸性KMnO4溶液褪色，正确选项d。

②SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体）=0.448L÷22.4L/mol=0.02mol，根据对应关系：SO2～BaSO4， n（SO2）=n（BaSO4）=2.33g÷233g/mol=0.01 mol，解得n（SO2）=0.01mol，所以二氧化硫的体积分数为：0.01mol÷0.02mol×100%=50%；正确答案：50%。

（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；正确答案：检验SO2是否除尽。

（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生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；正确答案：C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。

（5）Q为二氧化碳，二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，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时二氧化碳被碱石灰吸收，B－C间加入澄清石灰水可检验CO2；正确答案：澄清石灰水；c。

（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝色，同时有红色的铜单质生成，正确答案：D中固体由黑色变红和E中固体由白变蓝。

（7）CO2中ω（O）=32/44×100%=72%, SO2中ω（O）=32/64×100%=50%；若某气体可能由CO2、SO2、H2中的一种或多种组成，经测定其中氧的质量分数为50%，则该气体的组成只有SO2，氧的质量分数为50%，a正确；H2和SO2混合气体中氧的质量分数小于50%，b错误；H2和CO2混合气体中氧的质量分数可以为50%，c正确；CO2和SO2合气体中氧的质量分数大于50%，d错误；SO2、CO2和H2混合气体中氧的质量分数可以等于50%，e正确；正确选项ace。