Question

钢材在社会发展中应用广泛。为研究某种碳索钢(含少量碳和硫)的成分，科研小组进行了如下探究活动。

称取碳素钢(已除表面氧化物)24.0g放入耐高温反应管中与O₂反应，除去未反应的O₂，收集到干燥混合气体X 1.12L(已折算成标准状况下的体积)。

（1）科研小组用下图所示实验装置检验混合气体X的组成。

①装置B中的试剂是___________，装置C的作用是_________。

②若观察到________(填实验现象)，证明X中含有CO。

（2）反应后，耐高温反应管内固体中除含有Fe³⁺之外，还可能含有Fe²⁺。要确定其中的Fe²⁺，可选用_______(填序号)。

a.KSCN溶液和氯水                    b.KSCN溶液和铁粉

c.稀盐酸和K₃[Fe(CN)₆]溶液             d.稀H₂SO₄和KMnO₄溶液

（3）科研小组用下图所示装置(部分)测定SO₂的体积分数，并计算碳素钢的含碳量。将气体X缓慢通过实验装置，当观察到_____(填实验现象)时，停止通气，此时气体流量仪显示的流量为112mL(已换算成标准状况)。则气体X中SO₂的体积分数为_____，碳素钢中碳元素的质量分数为_________(保留1位小数)。

Answer

品红溶液 验证X中是否含有CO2 E中黑色固体逐渐变红，F中澄清石灰水变浑浊 cd Ⅲ中溶液由蓝色突变为无色 5% 2.4%

【解析】（1）①X中的气体可能是CO、CO2、SO2，酸性高锰酸钾可以除去SO2，B装置装品红溶液检验SO2是否除干净，装置C可以用来检验CO2气体，故答案为：品红溶液；验证X中是否含有CO2。②装置E和F用来检验CO，如果观察到E中黑色固体逐渐变红，F中澄清石灰水变浑浊，说明X中有CO。

（2）首先用酸将耐高温管中的Fe的氧化物转化为离子，K3[Fe(CN)6]溶液遇到亚铁离子会产生蓝色沉淀，KMnO4溶液会将亚铁离子氧化，紫色褪去，故选cd。

（3）该实验是通过二氧化硫与碘单质反应测定二氧化硫的含量，碘遇淀粉变蓝，当Ⅲ中溶液由蓝色突变为无色时说明碘恰好反应完了，测试可以测得消耗二氧化硫的量。发生反应SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，参与反应的二氧化硫的量为n(SO2)=n(I2)=0.01×0.025=0.00025mol，n(X)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，二氧化硫体积分数为0.00025÷0.005=0.05，体积分数为5%。混合气体的物质的量为1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，X中C原子的物质的量为0.05mol×(1-0.05)=0.0475mol，碳素钢中碳元素的质量分数为(12g/mol×0.0475mol) ÷24g×100%=2.4%，故答案为：Ⅲ中溶液由蓝色突变为无色；5% ；2.4%。