问题 问答题

某同学设计下图装置进行铁和浓H2SO4反应的实验探究,请回答下列问题.

(1)将16克铁粉放入烧瓶中,由分液漏斗放入20mL 18mol/L的浓H2SO4,结果没有任何反应现象,原因是______.随后点燃A处酒精灯,就有气体产生了.

(2)随着反应的进行,B中酸性KMnO4溶液颜色逐渐变浅(产物中有Mn2+),请用离子方程式表示:______,C中品红溶液颜色始终没有变化.

(3)当G处有持续稳定的气泡时,再点燃E处酒精灯,这样操作的原因是______.

(4)反应一段时间后,E、F处可观察到明显的现象,F处的实验现象______.

(5)为了确保实验的严谨性和F中现象的可信性,通常在F装置后再接一个装置G,则G中盛放的液体可以是______

A.CaCl2溶液          B.Ca(OH)2溶液      C.浓硫酸     D.CCl4

(6)将a mol Fe与含b mol H2SO4的浓硫酸共热,假设按本题的过程进行反应,如果Fe与H2SO4均恰好完全反应,则生成的有

气体1是______,其物质的量为______mol,

气体2是______,其物质的量为______mol.

答案

(1)常温下,铁在浓硫酸中 发生钝化现象,在表面形成致密的氧化物薄膜阻止反应进行;加热条件下会发生氧化还原反应;故答案为:铁在冷的浓硫酸中钝化;

(2)随着反应的进行,B中酸性KMnO4溶液颜色逐渐变浅(产物中有Mn2+),是生成的二氧化硫气体被高锰酸钾溶液氧化,高锰酸钾被还原为锰离子,反应离子方程式表示:2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+

故答案为:2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+

(3)G处有持续稳定的气泡时,再点燃E处酒精灯,浓硫酸随着反应进行浓度变稀后和铁反应生成氢气,氢气和空气混合点燃或加热时易发生爆炸,应先使氢气充满容器后再加入和氧化铜反应,这样操作的原因是:待反应产生的H2将装置中的空气排尽再加热,防止H2与空气混合加热爆炸;

故答案为:待反应产生的H2将装置中的空气排尽再加热,防止H2与空气混合加热爆炸;

(4)F装置处是检验氢气还原氧化铜生成的水蒸气的存在,装置中的实验现象为:白色硫酸铜遇到水变蓝色,故答案:白色粉末变为蓝色;

(5)在F装置后再接一个装置G,目的是防止空气中的水蒸气进入F中干扰检验生成的水蒸气的存在,G装置起到能吸收空气中的水蒸气或与空气隔离开;

A、CaCl2溶液不能起到阻止水蒸气进入F,故A错误;

B、Ca(OH)2溶液不能起到阻止水蒸气进入F,故B错误;

C、浓硫酸能吸收水蒸气,能起到阻止水蒸气进入F,故C错误;

D、CCl4不溶于水,能能起到阻止水蒸气进入F,故D错误;

故选CD.

(6)将a mol Fe与含b mol H2SO4的浓硫酸共热过程中,铁和浓硫酸加热反应,生成硫酸铁、二氧化硫和水,铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,浓硫酸随着反应进行浓度减小,变稀后和铁发生置换反应生成氢气,发生的反应为:Fe+2H2SO4(浓)

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FeSO4+SO2↑+2H2O;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;设生成氢气物质的量为X,生成二氧化硫物质的量为Y,依据元素守恒和化学方程式计算得到:X+Y=a;X+2Y=b;解得到:X=(2a-b)mol;Y=(b-a)mol  

故答案为:

气体H2:n(H2)=(2a-b)mol  

气体SO2:n(SO2)=(b-a)mol

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