问题 问答题

为了探究浓度对硫酸氧化性的影响,某学习小组进行了以下探究活动:

[探究一]称取无锈铁钉(碳素钢)12.0g放入30.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y.

(1)甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+.若要确认其中的Fe2+,请选择下列试剂,设计简单的实验方案(简述操作过程、现象和结论)______.

供选用试剂: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)乙同学为了测定气体Y中SO2的含量,设计如下三种方案:

方案Ⅰ.取672mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66g.

方案Ⅱ.向VmL c mol•L-1酸性高猛酸钾溶液中缓慢通入Y气体aL(标准状况),溶液恰好完全褪色.

方案Ⅲ,取VL(标准状况)气体Y缓慢通入足量的氢氧化钡溶液中,充分反应后,过滤、洗涤、烘干,称得固体质量为mg.

①其中不合理的方案是______,理由是______.

②选择合理方案的数据计算气体Y中SO2的体积分数(用含未知数的代数式表示)______.

[探究二]分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和CO2气体.为此设计了下列探究实验装置(图中夹持装置已省略).

(3)装置A中试剂的作用是______.

(4)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象:______.

(5)有同学根据“F干燥管无水硫酸铜是否变蓝色”确认Y气体中是否有氢气,你认为是否可靠?______(填“可靠”或“不可靠”),简述理由:______.

答案

(1)亚铁离子具有还原性,酸性高锰酸钾具有氧化性,所以亚铁离子能被酸性高锰酸钾氧化而使其溶液褪色,所以利用亚铁离子的还原性检验亚铁离子,检验方法是:取少量X溶液装于试管,向试管中滴加酸性高猛酸钾溶液,若溶液褪色,则证明X溶液中含有Fe2+,否则不含Fe2+

故答案为:取少量X溶液装于试管,向试管中滴加酸性高猛酸钾溶液,若溶液褪色,则证明X溶液中含有Fe2+,否则不含Fe2+

(2)①二氧化硫和氢氧化钡反应生成亚硫酸钡,亚硫酸钡不稳定,易被空气中氧气氧化生成硫酸钡,对二氧化硫的检测有影响,所以方案III不合理,

故答案为:方案III,生成BaCO3和BaSO4两种沉淀,无法计算SO2的体积;

②方案I,二氧化硫、溴和氯化钡反应生成硫酸钡,根据硫原子守恒计算二氧化硫的含量=

4.66g
233g/mol
×22.4L/mol
0.672L
×100%=66.7%,

方案II中,根据二氧化硫和酸性高锰酸钾之间的关系式得二氧化硫的含量=

10-3VC×5×22.4
2
L
a
×100%=
7cV
125a
×100%,故答案为:66.7%(或)
7cV
125a
×100%;

(3)酸性高锰酸钾具有强氧化性,二氧化硫有还原性,所以酸性高锰酸钾的作用是吸收并除去二氧化硫,

故答案为:吸收并除去SO2

(4)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,如果B中品红溶液不褪色,C中澄清石灰水变浑浊,则证明含有二氧化碳,故答案为:B中品红溶液不褪色,C中澄清石灰水变浑浊;

(5)空气中含有水蒸气,空气中的水蒸气能进入F装置,也能使无水硫酸铜变蓝色,所以不可靠,

故答案为:不可靠,空气中的水蒸气进入F装置,也可使无水硫酸铜变蓝色.

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