Question

濃硫酸有強氧化性，鐵在冷的濃硫酸中能發生鈍化。某興趣小組的同學發現將一定量的鐵與濃硫酸加熱時，觀察到鐵完全溶解，并產生大量氣體。請你協助他們探究所得氣體的成分。
Ⅰ【提出猜想】
猜想1：所得氣體中可能是SO₂。     猜想2：所得氣體中可能是__________。
猜想3：所得氣體中可能是_______的混合氣體。
Ⅱ【實驗探究】
（1）將所得氣體通入如下裝置

證明猜想3正確的實驗現象是___________、______________、________________。
（2）點燃余下的氣體前，必須要進行的操作是_________________________________。
（3）寫出濃硫酸表現出強氧化性的化學反應方程式_____________________________。
（4）如果把一定量的鐵與濃硫酸加熱時產生的氣體通過裝有過量Na₂O₂粉末的玻璃管，則玻璃管中反應的生成物可能含有(填化學式)__________________ ___________ _。

Answer 1

Ⅰ猜想2：H₂    猜想3：SO₂和H₂
Ⅱ（1）甲中KMnO₄溶液褪色，乙中KMnO₄溶液顏色不變(或變淺但不完全褪色)；試管中收集到無色氣體
（2）驗純     
（3）2Fe＋6H₂SO₄Fe₂(SO₄)₃＋3SO₂↑＋6H₂O  （4）Na₂SO₄、Na₂SO₃、NaOH、O₂

試題分析：Ⅰ：鐵是比較活潑的金屬。比較活潑的金屬與酸反應置換出氫氣。所以猜想2的氣體可能是H_2。濃硫酸是氧化性的酸，反應開始時首先是濃硫酸與鐵發生氧化還原反應2Fe＋6H₂SO₄（濃）Fe₂(SO₄)₃＋3SO₂↑＋6H₂O。隨著反應的進行，硫酸變為稀硫酸這時發生反應：Fe＋H₂SO₄（�。�=FeSO₄＋H₂↑。所以猜想3：所得氣體中可能是SO₂和H₂的混合物。Ⅱ：二氧化硫可以與酸性高錳酸鉀發生反應使之褪色。利用這一點可以檢驗二氧化硫的存在。將混合氣體先通過酸性高錳酸鉀溶液來驗證然后再通過酸性高錳酸鉀溶液來除去二氧化硫氣體。最后用排水法收集氫氣。由于氫氣是可燃性氣體。所以在點燃前首先要驗證純度。否則發生危險。一定量的鐵與濃硫酸加熱時產生的氣體中含有H₂、 SO₂及水蒸氣。當通過裝有過量Na₂O₂粉末的玻璃管，可能發生反應：SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O。故玻璃管中反應的生成物可能含有Na₂SO₄、Na₂SO₃、NaOH、O_2。