Question

【題目】已知：2Fe+6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。某學習小組對鐵絲（含雜質碳）與濃硫酸反應后的產物進行探究。

Ⅰ.溶液探究

（1）將反應后的溶液稀釋，取稀釋液，滴加NaOH溶液，觀察到___現象時，證明有Fe3+存在。為進一步判斷溶液中是否存在Fe2+，可另取稀釋液少許，滴加___（選填編號）。

a.KSCN溶液和氯水 b.鐵粉和KSCN溶液

c.濃氨水 d.KMnO4酸性溶液

（2）為判斷反應停止后硫酸是否有剩余，制定的實驗方案為：測定稀釋液的pH。請對此實驗設計進行評價。____。

Ⅱ.氣體探究

（3）將產生的氣體依次通過品紅溶液和澄清石灰水，觀察到：品紅溶液褪色、澄清石灰水變渾濁。是否___（填寫“是”或“否”）能據此判斷除SO2外，反應后氣體中還含有CO2？請說明理由___。

最后逸出的氣體具有可燃性，推測該氣體為H2，理由是___（用離子方程式表示）。

（4）收集混合氣體336mL（已折算成標準狀況），通入足量的氯水中，發生反應：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl。滴加足量BaCl2溶液，生成的沉淀經過濾、洗滌、干燥、稱量，測得質量為2.330g。則混合氣體中SO2的體積分數為___。（精確至小數點后第二位）

（5）將上述混合氣體直接通入BaCl2溶液，未見明顯現象，放置一段時間后發現有少許渾濁，分析其中的原因___。

Answer 1

【答案】紅褐色沉淀 d 由于Fe3+水解顯酸性，所以不能僅通過溶液顯酸性就判斷反應后硫酸是否有剩余（或：如果測得溶液的酸性較強，可以判斷硫酸有剩余） 否 由于有SO2存在，SO2也能使澄清石灰水變渾濁，所以無法判斷是否含有CO2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 0.67 開始未見明顯現象是因為SO2不能與BaCl2反應，一段時間后空氣中的O2將H2SO3氧化成為H2SO4，從而與BaCl2反應生成BaSO4沉淀

【解析】

(1)2Fe+6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O，將反應后的溶液稀釋，取稀釋液，滴加NaOH溶液，鐵離子與氫氧化鈉反應生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀；在Fe3+存在時檢驗Fe2+，結合亞鐵離子的性質分析判斷選擇的試劑；

(2)鐵離子水解后的溶液也顯酸性，但酸性較弱，據此分析評價；

(3)根據SO2也能使澄清石灰水變渾濁分析判斷；最后逸出的氣體具有可燃性，該氣體只能為H2，因為隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸減小；

(4)首先計算標準狀況下，336mL混合氣體的物質的量，再根據生成的硫酸鋇的質量計算二氧化硫的物質的量，最后計算混合氣體中SO2的體積分數；

(5)SO2與BaCl2不反應，結合二氧化硫檢驗較強的還原性分析解答。

(1)2Fe+6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O，將反應后的溶液稀釋，取稀釋液，滴加NaOH溶液，鐵離子與氫氧化鈉反應生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，證明有Fe3+存在。為進一步判斷溶液中是否存在Fe2+，可另取稀釋液少許，因為溶液中含有Fe3+，可以滴加KMnO4酸性溶液，若溶液的紫紅色褪色，即可以證明溶液中含有Fe2+，故答案為：紅褐色沉淀；d；

(2)測定稀釋液的pH，若溶液顯酸性不能說明反應后硫酸是否有剩余，因為鐵離子水解后的溶液也顯酸性，若溶液的酸性較強，可以判斷硫酸有剩余，因為鐵離子水解后的溶液的酸性較弱，故答案為：由于Fe3+水解顯酸性，所以不能僅通過溶液顯酸性判斷反應后硫酸是否有剩余(或如果測得溶液的酸性較強，可以判斷硫酸有剩余)；

(3)將產生的氣體依次通過品紅溶液和澄清石灰水，觀察到：品紅溶液褪色、澄清石灰水變渾濁。不能據此判斷除SO2外，反應后氣體中還含有CO2，因為混合氣體中存在SO2氣體，SO2也能使澄清石灰水變渾濁；最后逸出的氣體具有可燃性，說明該氣體為H2，因為隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸減小，稀硫酸能夠與鐵反應生成氫氣，Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案為：否；由于有SO2存在，SO2也能使澄清石灰水變渾濁，所以無法判斷是否含有CO2；Fe+2H+→Fe2++H2↑；

(4)標準狀況下，336mL混合氣體的物質的量為=0.015mol，生成的硫酸鋇的物質的量==0.01mol，說明二氧化硫的物質的量為0.01mol，因此混合氣體中SO2的體積分數為×100%=0.67，故答案為：0.67；

(5)將上述混合氣體直接通入BaCl2溶液，SO2與BaCl2不反應，因此未見明顯現象，放置一段時間后，溶液中的亞硫酸被空氣中的氧氣氧化生成硫酸，硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，故答案為：開始未見明顯現象是因為SO2不能與BaCl2反應，一段時間后空氣中的O2將H2SO3氧化成為H2SO4，從而與BaCl2反應生成BaSO4沉淀。