Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，設(shè)計了以下探究活動：稱取鐵釘(碳素鋼)6.0 g放入15.0 mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液M并收集到氣體N。

(1)該小組通過認(rèn)真分析，認(rèn)為M溶液中既含有Fe3＋，也可能含有Fe2＋。若確認(rèn)溶液中有無Fe2＋，應(yīng)加入的試劑是_____(填字母)。

a.KSCN溶液和氯水

b.鐵粉和KSCN溶液

c.NaOH溶液

d.酸性KMnO4溶液

(2)將320 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體N通入足量溴水中，然后加入足量BaCl2溶液，經(jīng)過________(填操作名稱)、干燥后，得到固體2.33 g，氣體N與溴水反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________，計算推知氣體N中SO2的體積分?jǐn)?shù)為________。

(3)該小組通過對鐵釘?shù)某煞趾?/span>SO2體積分?jǐn)?shù)的分析，認(rèn)為氣體N中還可能含有H2和另外一種氣體Q。你認(rèn)為Q應(yīng)該是________，理由是_______________________________(用化學(xué)方程式表示)。

(4)取一定量N，利用下列儀器設(shè)計一個能同時檢驗N中含有H2和氣體Q的裝置(夾持儀器、橡膠管和加熱裝置省略)，儀器的連接順序是________________(填字母) ，其中A的作用是_______________，B中試劑X的化學(xué)式是________。

Answer 1

【答案】d 過濾、洗滌 SO2＋Br2＋2H2O=2HBr＋H2SO4 71% CO2 C＋2H2SO4(濃)2H2O＋ CO2↑＋2SO2↑ A－C－B－E－F－D 除去N中的SO2 Ca(OH)2或Ba(OH)2

【解析】

(1)實驗室在檢驗Fe2+時，可利用+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來檢驗；

(2)生成的SO2具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，利用硫元素的守恒，結(jié)合關(guān)系式：SO2→BaSO4求出SO2的體積分?jǐn)?shù)；

(3)碳單質(zhì)和濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化碳和二氧化硫；

(4)根據(jù)二氧化碳和二氧化硫的性質(zhì)來檢驗其存在，二氧化碳檢驗之前要先把二氧化硫除凈。

(1)Fe+2Fe3+=3Fe2+，+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，溶液中已經(jīng)有+3價鐵離子，選擇a會造成干擾，選b只能檢驗溶液中含有+3價鐵離子，選c會造成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，只能選d，故答案為：d；

(2)SO2具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，生成的硫酸遇到氯化鋇會產(chǎn)生白色沉淀，可以先洗滌然后再過濾來獲得純凈的硫酸鋇沉淀，已知n(混合氣體)=mol，由SO2～BaSO4可知SO2的物質(zhì)的量為=0.01mol，則SO2的體積分?jǐn)?shù)：×100%≈71%；

(3)在反應(yīng)的過程中，碳單質(zhì)可以和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫等氣體，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2H2SO4(濃)2SO2↑+CO2↑+2H2O；

(4)推斷所得的氣體中可能含有二氧化碳，結(jié)合圖中設(shè)計裝置的目的，可知檢驗二氧化碳的方法是首先將二氧化硫除去→確認(rèn)二氧化硫已經(jīng)完全除去→澄清石灰水，對于氫氣的檢驗則可通過與灼熱氧化銅的反應(yīng)現(xiàn)象和對產(chǎn)物水的驗證來實現(xiàn)，驗證氣體存在的順序為：SO2→CO2→CO和H2被氧化→H2O→CO2，實驗中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾，順序為：A-C-B-E-F-D(或A-C-B-E-F-D-E)，其中A酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去二氧化碳中的SO2，B中試劑X的作用是檢驗并除去二氧化碳，可以用Ca(OH)2或 Ba(OH)2。