Question

同學們在用某硫酸溶液處理金屬廢料（主要是生鐵）時，觀察到溶液發燙并聞到刺激性氣味，這種反�，F象引起同學們的思考．從元素組成的角度分析，他們猜測氣體可能是SO₂、CO、CO₂、H₂中的一種或幾種．

（1）甲同學認為廢氣中一定有SO₂，原因是________．
（2）為了確定該氣體的成分，同學們設計了一套合理的實驗裝置，如下圖所示（鐵架臺已略去）．請你從下列試劑中選擇藥品并結合實驗裝置完成實驗．
藥品：澄清石灰水，酸性高錳酸鉀溶液，無水硫酸銅（遇水變藍），堿石灰（吸收水和CO₂）． （藥品可重復選用，每一步均反應充分）

（Ⅰ）B中盛放的試劑是________，A、B裝置不能互換，原因是：________．
（Ⅱ）若觀察到________現象，證明原氣體中有CO無H₂．寫出D中反應的化學方程式________．
（Ⅲ）D中反應前有樣品10g（樣品中可能混有鐵），完全反應后剩余固體7.6g，則原樣品的成分為：________．（寫出物質及其對應的質量）

Answer 1

解：（1）由于上述氣體中只有SO₂有刺激性氣味．所以，甲同學認為廢氣中一定有SO₂；
（2）（Ⅰ）由于SO₂、CO₂都能使澄清的石灰水變渾濁，所以，裝置A中的加入的是酸性高錳酸鉀溶液，首先證明并除去除去可能存在的二氧化硫，然后在裝置B中加入澄清石灰水，根據澄清石灰水是否變渾濁，檢驗二氧化碳的存在．所以，B中盛放的試劑是澄清石灰水；A、B裝置不能互換的原因是：SO₂也能使澄清石灰水變渾濁，無法判斷是否含有CO₂；
（Ⅱ）通過D中的固體由紅變黑，說明有還原性的氣體存在；通過E中無水硫酸銅無明顯變化，說明無H₂；通過F中澄清石灰水變渾濁，說明了有CO．在D中反應的化學方程式是：3CO+Fe₂O₃ 2Fe+3CO₂；
（Ⅲ）由質量守恒定律可知，樣品中減少的質量是氧化鐵中氧元素的質量，為：10g-7.6g=2.4g，則氧化鐵的質量為：=8g，則鐵的質量為：10g-8g=2g．
故答為：（1）上述氣體中只有SO₂有刺激性氣味；（2）（I）澄清石灰水；SO₂也能使澄清石灰水變渾濁，無法判斷是否含有CO₂；（II）D中的固體由紅變黑，E中無明顯變化，F中澄清石灰水變渾濁；3CO+Fe₂O₃ 2Fe+3CO₂；
（III）氧化鐵：8g 鐵：2g；
分析：（1）根據SO₂有刺激性氣味的性質分析廢氣中一定有SO₂的原因；
（2）（Ⅰ）根據SO₂、CO₂的性質分析A、B中盛放的試劑以及裝置不能互換的原因；
（Ⅱ）根據CO、H₂都有還原性但反應的產物不同分析氣體中有CO無H₂的現象，根據反應寫出反應的方程式；
（Ⅲ）根據質量守恒定律可知，氧化鐵還原為鐵，減少的質量是氧元素的質量，根據氧元素的質量可求出氧化鐵的質量，由此可判斷出原樣品的成分．
點評：本題屬于探究性實驗題，可以從題干給出的內容，提取有用的信息，利用有用的信息分析歸納從而得出合理的答案．