Question

（2011?鄭州二模）工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸．某學習小組為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應，設計了以下探究活動：稱取鐵釘（碳素鋼）6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液M并收集到氣體N．
（1）該小組通過認真分析，認為M溶液中既含有Fe³⁺，也可能含有Fe²⁺．若確認溶液中有無Fe²⁺，應加入的試劑是

d

（選填序號）．
a．KSCN溶液和氯水                 b．鐵粉和KSCN溶液
c．NaOH溶液                       d．酸性KMnO₄溶液
（2）取320mL（標準狀況）氣體N通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)過

過濾

、

洗滌

（填操作名稱）、干燥后，得到固體2.33g．氣體N與溴水反應的化學方程式為

SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr

，計算推知氣體N中SO₂的體積分數(shù)為

70%

．
（3）該小組通過對鐵釘?shù)某煞趾蚐O₂體積分數(shù)的分析，認為氣體N中還可能含有H₂和另外一種氣體Q．你認為Q應該是

CO₂

，理由是

C+2H₂SO₄（濃）2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O

（用化學方程式表示）．
（4）取一定量N，利用下列儀器設計一個能同時檢驗N中含有H₂和氣體Q的裝置（夾持儀器、橡膠管和加熱裝置省略），儀器的連接順序是

A-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E）

（填字母），其中A的作用是

除去N中的SO₂

，B中試劑X的化學式是

Ca（OH）₂或Ba（OH）₂

．

Answer 1

分析：（1）實驗室在檢驗Fe²⁺時，可利用+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來檢驗；
（2）生成的SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒，結(jié)合關系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的體積分數(shù)；
（3）碳單質(zhì)和濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化碳和二氧化硫；
（4）根據(jù)二氧化碳和二氧化硫的性質(zhì)來檢驗其存在，二氧化碳檢驗之前要先把二氧化硫除凈．

解答：解：（1）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，溶液中已經(jīng)有+3價鐵離子，選擇a會造成干擾，選b只能檢驗溶液中含有+3價鐵離子，選c會造成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，只能選d，故答案為：d；
（2）SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，生成的硫酸遇到氯化鋇會產(chǎn)生白色沉淀，可以先洗滌然后再過濾來獲得純凈的硫酸鋇沉淀，則n（混合氣體）=

0.320L

22.4L/mol

≈0.014mol，
SO₂ ～BaSO₄
1mol    233g
n      2.33g
n=0.01mol
則 SO₂的體積分數(shù)：

0.01

0.014

×100%≈70%，故答案為：過濾；洗滌；SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；70%；
（3）在反應的過程中，碳單質(zhì)可以和濃硫酸反應生成二氧化碳、二氧化硫等氣體，故答案為：CO₂；C+2H₂SO₄（濃）

△   .

2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（4）推斷所的氣體中可能含有二氧化碳，結(jié)合圖中設計裝置的目的，可知檢驗二氧化碳的方法是首先將二氧化硫除去→確認二氧化硫已經(jīng)完全除去→澄清石灰水，對于氫氣的檢驗則可通過與灼熱氧化銅的反應現(xiàn)象和對產(chǎn)物水的驗證來實現(xiàn)，驗證氣體存在的順序為：SO₂→CO₂→CO和H₂被氧化→H₂O→CO₂，實驗中要避免其它物質(zhì)的性質(zhì)干擾，順序為：A-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E），其中A酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去二氧化碳中的SO₂，B中試劑X的作用是除去二氧化硫，可以用Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂，
故答案為：A-C-B-E-F-D（或A-C-B-E-F-D-E）； 除去N中的SO₂；Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂．

點評：本題綜合考查元素化合物知識、提出假設并設計實驗方案的能力和文字表達能力，開放性較強，題目難度較大．