Question

19．某鐵質(zhì)容器材料為碳素鋼，可盛裝冷濃硫酸．為研究該材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
取5.60g該材料放入15.0mL濃硫酸中加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y．
（1）為分析溶液中的成分，甲組通過實(shí)確定X中一定含F(xiàn)e³⁺，但還可能有Fe²⁺，為確定是否含有Fe²⁺，可另取溶液加入BD（填序號）
A．KSCN溶液和氯水  B．K₃[Fe（CN）₆]溶液   C．NaOH溶液  D．酸性KMnO₄ 溶液
（2）為分析氣體中的成分，乙組將560mL （標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水，然后向該溶液中加入足量BaCl₂ 溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體2.33g．由此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為40.0%
（3）提出猜想：乙組根據(jù)上述SO₂體積分?jǐn)?shù)，分析Y中還可能有其它氣體，并作如下猜想：
猜想一：其它氣體中只有H₂；猜想二：Y氣體中可能含有CO₂；猜想三：Y氣體中可能含有H₂和CO₂
（4）驗(yàn)證猜想：設(shè)計(jì)用下圖裝置進(jìn)行探究 （部分裝置可重復(fù)使用，夾持儀器省略）

①實(shí)驗(yàn)裝置連接順序?yàn)锳BCFEDF
②裝置B中試劑作用為檢驗(yàn)SO₂是否除盡
③若猜想一成立，預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為（石灰水不渾濁）D中固體由白色變藍(lán)色、E中固體由黑色變紅色．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)：①亞鐵離子具有還原性，高錳酸鉀溶液呈紫色，具有氧化性，可與亞鐵離子在酸性條件下反應(yīng)，據(jù)此可以具有亞鐵離子；
（2）依據(jù)二氧化硫被溴單質(zhì)氧化生成硫酸，硫元素守恒，加入氯化鋇溶液產(chǎn)生沉淀硫酸鋇，計(jì)算沉淀物質(zhì)的量得到硫元素物質(zhì)的量，計(jì)算得到二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；
【提出猜想】：（3）用于濃硫酸能夠與碳單質(zhì)反應(yīng)，所以混合氣體中可能含有二氧化碳；濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸與鐵反應(yīng)生成氫氣，據(jù)此完成假設(shè)；
（4）①驗(yàn)證氣體存在的順序?yàn)椋篠O₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實(shí)驗(yàn)中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾；
②檢驗(yàn)CO₂氣體的存在應(yīng)先除去SO₂氣體并檢驗(yàn)是否除盡；
③含有H₂，與CuO在加熱條件下反應(yīng)生成銅和水，以此來判斷反應(yīng)現(xiàn)象．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)：①亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，溶液中已經(jīng)有Fe³⁺，選擇A會(huì)造成干擾，選項(xiàng)B能檢驗(yàn)溶液中含有+2價(jià)鐵離子，C選項(xiàng)會(huì)造成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，D選項(xiàng)酸性KMnO₄ 溶液遇到亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)高錳酸鉀溶液褪色，可以檢驗(yàn)亞鐵離子存在的試劑，
只能選BD，
故答案為：BD；
（2）依據(jù)二氧化硫被溴單質(zhì)氧化生成硫酸，硫元素守恒，SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol
SO₂～BaSO₄
1       1
0.01mol 0.01mol
計(jì)算得到二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.01mol×22.4L/mol}{0.56L}$×100%=40.0%，
故答案為：40.0%；
【提出猜想】（3）碳素鋼中含有碳元素，碳能夠與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化碳，所以混合氣體中可能含有二氧化碳?xì)怏w；鐵和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，隨反應(yīng)進(jìn)行硫酸濃度減小變?yōu)橄×蛩岷箬F和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，所以可能情況有如下三種：猜想一：Y氣體中可能含有H₂；猜想二：Y氣體中可能含有CO₂；猜想三：Y氣體中可能含有H₂和CO₂ ，
故答案為：Y氣體中可能含有CO₂；Y氣體中可能含有H₂和CO₂ ；
（4）①碳素鋼中含有碳元素，推斷所的氣體中可能含有二氧化碳，結(jié)合圖中設(shè)計(jì)裝置的目的，可知檢驗(yàn)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(yàn)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(yàn)證來實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證氣體存在的順序?yàn)椋篠O₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實(shí)驗(yàn)中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾，最防止空氣成分的干擾，后需要即為A→B→C→F→E→D→F，
故答案為：ABCFEDF；
②CO₂氣體和SO₂氣體都能使澄清石灰水變渾濁，檢驗(yàn)CO₂氣體的存在應(yīng)先除去SO₂氣體并檢驗(yàn)是否除盡，
故答案為：檢驗(yàn)SO₂是否除盡；
③含有H₂，與CuO在加熱條件下反應(yīng)生成銅和水，E中固體由黑色氧化銅生成紅色銅，D中無色硫酸銅吸水生成五水硫酸銅藍(lán)色晶體，
故答案為：（石灰水不渾濁）D中固體由白色變藍(lán)色、E中固體由黑色變紅色．

點(diǎn)評 本題考查濃硫酸的性質(zhì)、常見氣體的檢驗(yàn)，題目較為綜合，具有一定難度，做題時(shí)注意把握物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，特別是要排除其它物質(zhì)的干擾．