Question

1．實驗目的：為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應
（1）稱取鐵釘（碳素鋼）12.0g放入30.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y．
①甲同學認為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．若要確認其中是否含有Fe²⁺，應選擇加入的試劑為d（選填序號）
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672mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得到干燥固體4.66g．據此推知氣體Y 中SO₂的體積分數(shù)為66.7%．
分析上述實驗中SO₂體積分數(shù)的結果，丙同學認為氣體Y中還可能含量有H₂和CO₂氣體．為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

（2）氣體Y中還有H₂的原因是H₂SO₄変稀后與Fe生成H₂．
（3）裝置A中試劑的作用是除去混合氣體中的SO₂，反應的離子方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．
（4）簡述確認氣體Y中含有CO₂的實驗現(xiàn)象B中品紅不褪色且C中澄清的石灰水變渾濁．
（5）如果氣體Y中含有H₂，預計實驗現(xiàn)象應是E中固體由黑變紅和F中固體變藍．

Answer 1

分析 （1）①Fe²⁺具有還原性，可與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應；
②氣體通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，最終干燥得到固體4.66g為BaSO₄的，根據S元素守恒計算二氧化硫的體積，進而計算其體積分數(shù)；
（2）鐵釘放入濃硫酸中，加熱先生成二氧化硫，隨著反應的進行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，鐵與稀硫酸反應生成氫氣；
（3）用澄清石灰水檢驗二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，可用酸性高錳酸鉀除去，用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，D中堿石灰干燥氣體，根據E、F中顏色變化判斷是否有氫氣，G中堿石灰防止空氣中水蒸氣進入F中；
（4）B中的品紅不褪色，說明不含二氧化硫，C中石灰水變渾濁說明有二氧化碳氣體；
（5）氫氣與氧化銅反應生成紅色的Cu與水，無水硫酸銅吸水變藍色．

解答 解：（1）①Fe²⁺具有還原性能使酸性高錳酸鉀褪色，所以可以酸性高錳酸鉀檢驗是否含有Fe²⁺，
故答案為：d；
②氣體通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，最終干燥得到固體4.66g為BaSO₄的，根據S元素守恒，n（SO₂）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，二氧化硫的體積分數(shù)為$\frac{0.02mol×22.4L/mol}{0.672L}$×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（2）鐵釘放入濃硫酸中，加熱先生成二氧化硫，隨著反應的進行，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，鐵與稀硫酸反應生成氫氣，
故答案為：H₂SO₄変稀后與Fe生成H₂；
（3）用澄清石灰水檢驗二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，可用酸性高錳酸鉀除去，反應離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，D中堿石灰干燥氣體，根據E、F中顏色變化判斷是否有氫氣，G中堿石灰防止空氣中水蒸氣進入F中，
故答案為：除去混合氣體中的SO₂； 5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（4）B中的品紅不褪色，說明不含二氧化硫，C中石灰水變渾濁說明有二氧化碳氣體，
故答案為：B中品紅不褪色且C中澄清的石灰水變渾濁；
（5）氫氣能還原氧化銅，使氧化銅變紅；氧化產物是水，所以無水硫酸銅變藍，E中固體由黑變紅和F中固體變藍可以說明含有氫氣，
故答案為：E中固體由黑變紅和F中固體變藍．

點評 本題考查綜合實驗探究，注意二氧化硫會影響二氧化碳的檢驗，要確保檢驗二氧化碳前除盡二氧化硫，（4）中現(xiàn)象描述容易忽略B中品不褪色，題目難度中等．