Question

工業上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸。為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動：
【探究一】
（1）將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是__________________。
（2）另取鐵釘6.0 g放入15.0 mL濃硫酸中，加熱，充分反應后收集到氣體Y。
甲同學取336 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，經適當操作后得干燥固體2.33 g。由此推知氣體Y中SO₂的體積分數為______。
【探究二】
分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，乙同學認為氣體Y中還可能含有H₂和Q氣體。為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）。

（3）裝置B中試劑的作用是_________________________________________。
（4）認為氣體Y中還含有Q的理由是______________________________。（用化學方程式表示）。
（5）為確認Q的存在，需在裝置中添加M于______（選填序號）。
a.A之前       b.A、B間        c.B、C間        d.C、D間
（6）如果氣體Y中含有H₂，預計實驗現象應是____________________________。
（7）若要測定限定體積氣體Y中H₂的含量（標準狀況下約有28 mL H₂），除可用測量H₂體積的方法外，可否選用質量稱量的方法？做出判斷并說明理由________。

Answer 1

（1）鐵釘表面被鈍化
（2）66.7%
（3）檢驗SO₂是否除盡
（4）C+2H₂SO₄（濃）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O
（5）c  （6）D中固體由黑變紅和E中固體由白變藍

（7）否，用托盤天平無法稱量D或E的差量（或可以，可用分析天平稱量D或E的差量）（1）鐵釘在濃硫酸中發生鈍化，表面生成一層致密的氧化膜。
（2）,所以V（SO₂）="0.01" mol×
22.4 L·mol^-1="0.224" L="224" mL，SO₂體積分數為×100%≈66.7%。
（3）鐵釘為碳素鋼，故加熱后碳與濃硫酸反應可產生CO₂、SO₂，當濃硫酸變稀后，會產生H₂，所以混合氣體中有SO₂、CO₂、H₂。能對品紅溶液產生作用的只有SO₂，所以品紅溶液的作用是檢驗SO₂是否在前一洗氣瓶中被除盡。
（5）檢驗CO₂要用澄清石灰水，應放在SO₂被除盡之后進行，因SO₂與澄清石灰水也可出現渾濁現象；也不能放在C、D之間，因為氣體會帶出水蒸氣，對后面實驗結果帶來影響，且堿石灰能吸收CO₂，故M應放于B、C之間。
（6）H₂還原CuO（黑色）得Cu（紅色），生成的水被無水CuSO₄吸收生成藍色的CuSO₄·5H₂O。
（7）由于H₂量很少，微小質量變化用托盤天平無法測量，只能用更精密的分析天平稱量。