Question

13．為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組用碳素鋼（即含C元素0.03%～2.0%鐵合金）進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：
[探究一]
（1）將已去除表面氧化物的鐵釘放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是鐵被鈍化．
（2）取碳素鋼6.0g于15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到混合氣體Y．
①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺外還可能有Fe²⁺．若要確認(rèn)其中的Fe²⁺，應(yīng)選用D．
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(xué)取560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄反應(yīng)，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體4.66g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為80%．
[探究二]根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)中SO₂體積分?jǐn)?shù)的分析，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有Q₁和Q₂兩種氣體，其中Q₁氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.089 3g•L^-1．為此設(shè)計(jì)了如圖探究實(shí)驗(yàn)裝置（假設(shè)有關(guān)氣體完全反應(yīng)）．

（3）裝置B中試劑的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡．
（4）分析Y氣體中的Q₂氣體是如何生成的C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
（5）已知洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水，為確認(rèn)Q₂的存在，需在裝置中添加洗氣瓶M于C（填序號(hào)）．
A．A之前   B．A-B間 C．B-C間  D．C-D間
（6）如果氣體Y中含有Q₁，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)是D中固體由黑色變紅色和E中固體由白色變藍(lán)色．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）①亞鐵離子有還原性，能還原酸性高錳酸鉀溶液而使其褪色；
②根據(jù)硫酸鋇與二氧化硫的關(guān)系式計(jì)算二氧化硫的體積，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)公式計(jì)算；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，據(jù)此判斷是否含有二氧化硫；
（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳；
（5）用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，首先要排除二氧化硫的干擾；
（6）Q₁在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.089 3g•L^-1．摩爾質(zhì)量M=0.089g/L×22.4L/mol=2g/mol，所以Q₁是氫氣，氫氣具有還原性，能含有氧化銅同時(shí)生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)．

解答 解：（1）常溫下，鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步的反應(yīng)，即發(fā)生鈍化現(xiàn)象，所以反應(yīng)片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，
故答案為：常溫下，鐵遇濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）①亞鐵離子具有還原性，而酸性高錳酸鉀有氧化性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)使高錳酸鉀溶液褪色，鐵離子和亞鐵離子同時(shí)存在時(shí)，應(yīng)該用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子，故D正確，
故答案為：D；
②SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，
所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關(guān)系式為SO₂～BaSO₄，設(shè)二氧化硫的體積為V，
  SO₂～BaSO₄，
 22.4L  233g
  V    4.66g
則：V=$\frac{22.4L×4.66g}{233g}$=0.448L，
所以二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.448L}{0.56L}$×100%=80%，
故答案為：80%；
（3）二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，
故答案為：檢驗(yàn)SO₂是否除盡；
（4）碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳能和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗(yàn)二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應(yīng)放置在B和C之間，即在通入堿石灰之前檢驗(yàn)，
故答案為：C；
（6）Q₁在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.089 3g•L^-1．摩爾質(zhì)量M=0.0893g/L×22.4L/mol=2g/mol，所以Q₁是氫氣，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質(zhì)，同時(shí)生成水，水能使無水硫酸銅變藍(lán)色，這是檢驗(yàn)水的特征反應(yīng)，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍(lán)，則證明含有氫氣，
故答案為：D中固體由黑色變紅色和E中固體由白色變藍(lán)色；

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，題目難度中等，涉及濃硫酸的性質(zhì)、二氧化硫的性質(zhì)、常見物質(zhì)的檢驗(yàn)等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重于考查學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，注意常溫下鐵和冷的濃硫酸不是不反應(yīng)，而是反應(yīng)生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)．