Question

【題目】工業上常用鐵質容器盛裝冷的濃硫酸。某興趣小組的同學發現：將一定量的生鐵與濃硫酸加熱時，觀察到固體能完全溶解，并產生大量氣體。為探究反應后的產物，請你協助他們完成相關的實驗。

[探究一]

（1）另稱取鐵釘(碳素鋼)6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y。

①甲同學認為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+。若要判斷溶液X中是否含有Fe2+，應選用____

a．KSCN溶液和氯水 b．K3[Fe(CN)6]溶液 c．濃氨水 d．酸性KMnO4溶液

②乙同學將336mL(標準狀況)氣體Y通入足量溴水中，發現溶液顏色變淺，試用化學方程式解釋溴水顏色變淺的原因：_________________________________________________，然后向反應后的溶液中加入足量BaCl2溶液，經適當操作得干燥固體2.33g。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，兩同學認為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體。為此設計如圖所示探究實驗裝置(圖中夾持儀器省略)。

（2）裝置A中發生反應的離子方程式為___________，裝置B中試劑的作用是____________。

（3）認為氣體Y中還含有氣體Q的理由是_______________(用化學方程式表示)。為了進一步確認Q的存在，需在裝置中添加裝置M于______(填序號)，M中所加試劑為______。

a．A～B之間 b．B～C之間 c．C～D之間 d．E～F之間

Answer 1

【答案】bdSO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO466.7%2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+檢驗SO2是否除盡C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2ObCa(OH)2或Ba(OH)2

【解析】

（1）Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液反應生成藍色沉淀，Fe2+離子能使酸化的高錳酸鉀溶液褪色；二氧化硫與溴水反應生成硫酸和氫溴酸，根據硫酸鋇與二氧化硫的關系式計算二氧化硫的體積，再根據體積分數公式計算；（2）裝置圖中A的作用是吸收二氧化硫，裝置B的作用是驗證二氧化硫被完全除去，裝置C的作用是吸收水蒸氣，裝置D、E的作用是檢驗氫氣，裝置F的作用是防止空氣中水蒸氣進入E中，干擾氫氣的檢驗，裝置M中的試劑是澄清石灰水，作用是檢驗二氧化碳，可以根據二氧化硫和二氧化碳的性質分析選擇M位置。

（1）①Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液反應生成藍色沉淀，K3[Fe(CN)6]溶液可以檢驗Fe2+離子；Fe2+離子具有還原性，能夠還原高錳酸鉀，Fe2+離子能使酸化的高錳酸鉀溶液褪色，酸化的高錳酸鉀溶液可以檢驗Fe2+離子，故選bd。②二氧化硫與溴水反應生成硫酸和氫溴酸，反應的離子方程式為：SO2+Br2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；由S原子個數守恒可得：SO2—SO42—BaSO4, 2.33g BaSO4,的物質的量為0.01mol，則SO2的物質的量為0.01mol，SO2的體積為224ml，SO2的體積分數為×100%=66.7%。（2）裝置圖中A的作用是利用酸性高錳酸鉀溶液氧化吸收二氧化硫，反應的離子方程式為2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以裝置B的作用是用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡。（3）在加熱時，鐵釘中不僅鐵和濃硫酸反應，碳也和濃硫酸反應生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O；二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應放置在B和C之間，故選b。