Question

2．工業(yè)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：
（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Fe表面發(fā)生了鈍化，生成了一層氧化物膜．
（2）另取鐵釘放入濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液X并收集到SO₂氣體．
甲同學認為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺，若要確認其中有Fe²⁺，應選用b（選填序號）．
a．KSCN溶液和氯水　　b．酸性KMnO₄溶液　　c．濃氨水　d．NaOH溶液
乙同學認為Y氣體（即SO₂）氣體中中還可能含有H₂和Q氣體．
為此設計了探究實驗裝置（圖中持儀器省略）．
（3）裝置F中試劑的作用是防止空氣中的水蒸汽進入E中干擾實驗的測定．
（4）認為氣體Y中含有Q的理由是C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O（用化學方程式表示）．
（5）為確認Q的存在，需要裝置中添加M于d（選填序號）．
a．A之前 b．A-B間 c．C-D間 d．B-C間．

Answer 1

分析 （1）常溫下，鐵易和濃硫酸發(fā)生鈍化現象，從而阻止進一步反應；
（2）亞鐵離子具有還原性，能被強氧化劑氧化，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（3）空氣中含有水蒸氣，干擾實驗；
（4）加熱條件下，C和濃硫酸反應生成二氧化碳；
（5）在確定不存在二氧化硫條件下，將氣體通入澄清石灰水檢驗是否含有二氧化碳．

解答 解：（1）常溫下，Fe易和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應生成致密的氧化物薄膜而阻止進一步被氧化，該現象為鈍化現象，所以放入濃硫酸后的碳素鋼加入硫酸銅溶液中無變化，說明Fe表面發(fā)生了鈍化，生成了一層氧化物膜，
故答案為：Fe表面發(fā)生了鈍化，生成了一層氧化物膜；
（2）a．KSCN溶液和氯水能將亞鐵離子氧化為鐵離子，不加氯水時，原溶液中滴加KSCN溶液會產生血紅色，所以不能確定鐵離子是亞鐵離子轉化而得還是原來溶液中存在的，故錯誤；
b．鐵離子不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化、亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以根據酸性KMnO₄溶液是否褪色確定是否含有亞鐵離子，故正確；
c．亞鐵離子和濃氨水反應生成白色沉淀，但不穩(wěn)定，立即轉化為黃綠色最終轉化為紅褐色沉淀，鐵離子和濃氨水反應生成紅褐色沉淀，所以無論是否含有亞鐵離子，加入濃氨水都產生紅褐色沉淀，故錯誤；
d．亞鐵離子和NaOH反應生成白色沉淀，但不穩(wěn)定，立即轉化為黃綠色最終轉化為紅褐色沉淀，鐵離子和NaOH反應生成紅褐色沉淀，所以無論是否含有亞鐵離子，加入濃氨水都產生紅褐色沉淀，故錯誤；
故選b；
（3）氫氣還原氧化銅生成水蒸氣，用無水硫酸銅檢驗水蒸氣，空氣中含有水蒸氣，會干擾水蒸氣的檢驗，所以F的作用是防止空氣中的水蒸汽進入E中干擾實驗的測定，故答案為：防止空氣中的水蒸汽進入E中干擾實驗的測定；
（4）加熱條件下，C和濃硫酸反應生成二氧化碳，所以Q是二氧化碳，反應方程式為C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（5）實驗室用澄清石灰水檢驗二氧化碳，但二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁，要檢驗二氧化碳應該排除二氧化硫的干擾，所以在確定不存在二氧化硫條件下，將氣體通入澄清石灰水檢驗是否含有二氧化碳，該檢驗裝置應該在B-C之間，故選d．

點評 本題考查以鐵和濃硫酸反應為載體考查性質實驗方案設計，側重考查實驗操作、物質檢驗、離子檢驗等知識點，明確實驗原理及各個裝置作用是解本題關鍵，注意二氧化硫、二氧化碳、水蒸氣檢驗先后順序，要排除外界因素的干擾，題目難度中等．