Question

20．為研究濃硫酸的性質，某同學進行如下實驗：
（1）稱取鐵和碳固體混合物12.0g放入30.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y．取896mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應：
SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄然后加入足量BaCl₂溶液，經適當操作后得到干燥固體4.66g．據此推知氣體Y 中SO₂的體積分數為50%．
（2）分析上述實驗中SO₂體積分數的結果，該同學認為氣體Y中還可能含有H₂和CO₂氣體．為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

①寫出產生CO₂的化學方程式C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2SO₂+2H₂O．
②裝置A中試劑的作用是②除去SO₂，裝置B的作用是檢驗SO₂是否除盡．
③簡述確認氣體Y中含有CO₂的實驗現象B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁．如果氣體Y中含有H₂，預計實驗現象應是E中黑色固體變紅色，F中無水硫酸銅由白色變藍色．

Answer 1

分析 （1）根據反應的方程式SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，利用關系式法解答；
（2）①碳能和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水；
②二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，可用酸性高錳酸鉀除去，為避免空氣中水合二氧化碳進入F裝置，G裝置起到可吸收空氣中的水和二氧化碳的作用；
③確認氣體Y中含有CO₂，應完全排除二氧化硫的干擾，根據二氧化硫的漂白性解答；氫氣具有還原性，能還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍色．

解答 解：（1）SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關系式為SO₂-----BaSO₄，
設二氧化硫的體積為V，
SO₂-----BaSO₄，
22.4L   233g
V      4.66g
V=0.448l=448mL，所以二氧化硫的體積分數=$\frac{448mL}{896mL}$×100%=50%，
故答案為：50%；
（2）①碳素鋼中含有碳，加熱條件下，碳能和濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應方程式為C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
②二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫具有還原性，可與酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應，反應的離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案為：除去混合氣體中的SO₂；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
③確認氣體Y中含有CO₂，應完全排除二氧化硫的干擾，當B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁，可說明含有CO₂；
氫氣具有還原性，能還原性，能還原黑色的氧化銅生成紅色的銅單質，同時生成水，水能使無水硫酸銅變藍色，這是檢驗水的特征反應，所以如果D中氧化銅變紅，E中無水硫酸銅變藍，則證明含有氫氣，
故答案為：B中品紅溶液不褪色，C中石灰水變渾濁；E中黑色固體變紅色，F中無水硫酸銅由白色變藍色．

點評 本題考查了濃硫酸的性質、二氧化硫的性質、常見物質的檢驗等知識點，題目難度中等，注意掌握濃硫酸、二氧化碳的化學性質，明確二氧化硫的檢驗方法，試題培養(yǎng)了學生的化學實驗能力．