Question

7．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃酸．為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進行了以下探究活動：
（1）將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）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，其原因是鐵釘表面被鈍化．
（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y．甲同學(xué)認為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．若要確認其中存在Fe²⁺，需要進行的實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論是取少量溶液X于試管中，滴入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液的紫色褪去，則說明溶液中含有Fe²⁺．
乙同學(xué)認為氣體Y中除含有SO₂、H₂外，還可能含有CO₂氣體．為此設(shè)計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

①認為氣體Y中還含有CO₂的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
②裝置A中試劑的作用是除去混合氣體中的SO₂．
③為確認CO₂的存在，需在裝置中添加M于c（選填序號）．
a．A之前      b．A-B間       c．B-C間       d．C-D間
④能說明氣體Y中含有H₂的實驗現(xiàn)象是D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）溶液中同時存在鐵離子和亞鐵離子，需要用酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子；
①鐵釘（碳素鋼）中含有碳元素，碳與濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳氣體；
②混合氣體中含有二氧化硫，酸性高錳酸鉀溶液能夠氧化二氧化硫，從而可除去二氧化硫；
③碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應(yīng)該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗二氧化碳；
④氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍色．

解答 解：（1）常溫下，鐵和濃硫酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進一步被氧化，該現(xiàn)象為鈍化現(xiàn)象，所以將鐵釘放入濃硫酸片刻無明顯變化的原因是鐵釘表面被鈍化，
故答案為：鐵釘表面被鈍化；
（2）X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺，若要確認其中存在Fe²⁺，需要用酸性高錳酸鉀溶液檢驗，方法為：取少量溶液X于試管中，滴入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液的紫色褪去，則說明溶液中含有Fe²⁺，
故答案為：取少量溶液X于試管中，滴入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液的紫色褪去，則說明溶液中含有Fe²⁺；
①鐵釘（碳素鋼）中含有C元素，碳與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，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；
②酸性高錳酸鉀溶液能夠氧化二氧化硫，會干擾后續(xù)檢驗，所以酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去混合氣體中的SO₂，
故答案為：除去混合氣體中的SO₂；
③碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，所以應(yīng)該在排除二氧化硫條件下將氣體通入澄清石灰水中檢驗二氧化碳，即：需在裝置中添加M于B-C間，
故答案為：c；
④氫氣具有還原性，在加熱條件下，能將黑色的CuO還原為紅色的Cu，且生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，所以如果Y中含有氫氣，預(yù)計實驗現(xiàn)象是：D中固體由黑變紅，E中固體由白變藍，
故答案為：D中固體由黑變紅和E中固體由白變藍．

點評 本題考查探究物質(zhì)組成及性質(zhì)實驗方案設(shè)計與評價，為高頻考點，題目難度中等，明確實驗原理及每個裝置可能發(fā)生的反應(yīng)及其作用為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>