Question

5．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，其原因是鐵釘遇冷濃硫酸在表面形成致密的氧化膜．
（2）取鐵釘6.0g放入15.0ml濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液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⁺．若要確認其中的Fe²⁺，應選用下列試劑中的d （ 選填序號）進行實驗分析．
a．KSCN溶液和氯水  b．鐵粉和KSCN溶液  c．濃氨水  d．酸性KMnO₄溶液
②乙同學取經干燥過的氣體Y336ml（標準狀況）通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得干燥固體2.33g．由于此推知氣體Y中H₂的體積分數為33.3%．

Answer 1

分析 （1）鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性能使鐵釘鈍化；
（2）①利用+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色來檢驗；
②生成的SO₂具有還原性，通入足量溴水中發(fā)生反應：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒并結合關系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的物質的量，從而得出氫氣的物質的量，再計算出氫氣的體積分數．

解答 解：（1）鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，濃硫酸有較強的氧化性，鐵釘遇冷濃硫酸在表面形成致密的氧化膜，阻止反應進一步進行，
故答案為：鐵釘遇冷濃硫酸在表面形成致密的氧化膜；
（2）①+2價亞鐵離子能使酸化的高錳酸鉀褪色，a、b都不能檢驗亞鐵離子，只有d能檢驗溶液中含有+2價鐵離子，選c會生成兩種沉淀，受氫氧化鐵顏色的影響無法辨別，只能選d，
故答案為：d；
②SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，
標況下336mL混合氣體的物質的量為：n（混合氣體）=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，
SO₂→BaSO₄
1mol  233g
n     2.33g
則：n=$\frac{1mol×2.33g}{233g}$=0.01mol，
則混合氣體中氫氣的物質的量為0.015mol-0.01mol=0.005mol，相同條件下氣體的體積之比等于其物質的量之比，
故混合氣體中H₂的體積分數為：$\frac{0.005mol}{0.015mol}$×100%≈33.3%，
故答案為：33.3%．

點評 本題綜合考查元素化合物知識、提出假設并設計實驗方案的能力和文字表達能力，題目難度中等，試題開放性較強，涉及濃硫酸的強氧化性，C、S與Fe及其化合物的性質，注意熟練掌握濃硫酸的性質及性質實驗方案的設計與評價原則．