问题 问答题

为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组用碳素钢(即铁和碳的合金)进行了以下探究活动:

探究一:

(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是______.

(2)称取碳素钢6.0g放入15.0ml浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y.

①甲同学认为X中除Fe3+之外还可能含有Fe2+.若要确认其中的Fe2+,应选用______(选填序号).

A.KSCN溶液和氯水    B.铁粉和KSCN溶液    C.浓氨水    D.酸性KMnO4溶液

②乙同学取560mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4反应,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66g.由此推知气体Y中SO2的体积分数为______.

探究二:

根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体Y中还可能含有Q1和Q2两种气体,其中Q1气体,在标准状况下,密度为0.0893g•L-1.为此设计了下列探究实验装置(假设有关气体完全反应).

(3)装置B中试剂的作用是______

(4)分析Y气体中的Q2气体是如何生成的______(用化学方程式表示).

(5)已知洗气瓶M中盛装澄清石灰水,为确认Q2的存在,需在装置中添加洗气瓶M于______(填序号).

A.A之前         B.A-B间        C.B-C间         D.C-D间

(6)如果气体Y中含有Q1,预计实验现象应是______.

答案

(1)常温下,铁遇冷的浓硫酸发生氧化还原反应,在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步的反应,即发生钝化现象,所以反应片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,

故答案为:铁在冷的浓硫酸中钝化,表面生成致密氧化膜;

(2)①亚铁离子具有还原性,而酸性高锰酸钾有氧化性,发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色,故选D;

②SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl,所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为SO2-----BaSO4,设二氧化硫的体积为V,

SO2-----BaSO4

22.4L     233g

V         4.66g

V=0.448l=448mL,所以二氧化硫的体积分数=

448mL
560mL
×100%=80%,

故答案为:80%;

(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,所以用品红溶液检验二氧化硫是否除尽,故答案为:确认二氧化硫已经除尽;

(4)碳素钢中含有碳,加热条件下,碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应方程式为:C+2H2SO4(浓)

  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O,

故答案为:C+2H2SO4(浓)

  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O;

(5)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,但二氧化硫还能使品红溶液褪色,所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰,B装置是检验二氧化硫是否除尽,所以澄清石灰水应放置在B和C之间,故选C;

(6)氢气具有还原性,能还原性,能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质,同时生成水,水能使无水硫酸铜变蓝色,这是检验水的特征反应,所以如果D中氧化铜变红,E中无水硫酸铜变蓝,则证明含有氢气,故答案为:D中氧化铜变红,E中无水硫酸铜变蓝.

单项选择题
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