Question

【題目】兩個化學興趣小組進行了以下探究活動：

第一組：為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，稱取鐵釘(碳素鋼)12.0g放入30.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y。甲同學取672 mL(標準狀況)氣體Y通入足量溴水中，發生反應：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，經適當操作后得到干燥固體4.66g。分析上述實驗中SO2體積分數的結果。甲同學認為氣體Y中還可能含有H2和CO2氣體。為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）。

(1)寫出產生CO2的化學方程式_____________。

(2)裝置A中試劑的作用是______，反應的離子方程式________。

(3)如果氣體Y中含有H2，預計實驗現象應是____________。

(4)簡述確認氣體Y中含有CO2的實驗現象__________。

第二組：擬用下列裝置定量分析空氣中SO2的含量：

(5)KMnO4溶液中導管末端做成球狀多孔結構的作用是________。

(6)該實驗中已經知道的數據有氣體流速a L/min、酸性KMnO4溶液的體積b L，其濃度為c mol/L。若從氣體通入到紫色恰好褪去，用時5分鐘。則此次取樣處的空氣中二氧化硫含量為___g/L

Answer 1

【答案】C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 除去混合氣體中的SO2 5SO2＋2＋2H2O＝5＋2Mn2+＋4H+ E中固體由黑變紅和F中固體由白變藍 B中品紅不褪色且C中澄清石灰水變渾濁 增大接觸面積，有利于SO2的充分吸收

【解析】

第一組：氣體Y中含有SO2，現欲探究氣體Y中還可能含有H2和CO2氣體，SO2和CO2都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫具有還原性，可與酸性高錳酸鉀發生氧化還原反應，

則為排除SO2對CO2檢驗的干擾，先將氣體Y通過酸性高錳酸鉀溶液，從而除去SO2氣體，品紅溶液用于檢驗SO2是否除盡，澄清石灰水用于檢驗是否含有CO2氣體，D裝置用于干燥氣體，同時會吸收未反應完的CO2氣體，E、F用于檢驗氫氣，G裝置可防止空氣中的水蒸氣進入F中干擾實驗，據此分析解答。

第二組：通入空氣體積5a L，反應的KMnO4物質的量為bc mol，根據KMnO4物質的量運用方程式計算空氣中二氧化硫的物質的量，進而計算空氣中二氧化硫含量。

(1)鐵釘(碳素鋼)中含有碳單質，其與濃硫酸在加熱的條件下可反應產生二氧化硫、二氧化碳和水，化學方程式為C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；

(2)由上述分析知，裝置A中酸性高錳酸鉀溶液的作用是除去混合氣體中的SO2，該反應為氧化還原反應，SO2被氧化為，被還原為Mn2+，根據得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒配平該反應的離子方程式為5SO2＋2＋2H2O＝5＋2Mn2+＋4H+；

(3)裝置E、F用于檢驗氫氣，氫氣具有還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，這是檢驗水的特征反應，則如果氣體Y中含有H2，預計實驗現象應是E中固體由黑變紅、F中固體由白變藍；

(4)確認氣體Y中含有CO2，應完全排除SO2的干擾，當B中品紅溶液不褪色，C中澄清石灰水變渾濁，可說明含有CO2；

(5)KMnO4溶液中導管末端做成球狀多孔結構的作用是增大接觸面積，有利于SO2的充分吸收；

(6)通入空氣的體積為a L/min×5min=5a L，KMnO4物質的量為b L×c mol/L=bc mol，根據5SO2＋2＋2H2O＝5＋2Mn2+＋4H+可得5SO2~2,則n(SO2)=，m(SO2)=，此次取樣處的空氣中二氧化硫含量為。