工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸.某兴趣小组的同学发现:将一定量的铁钉与浓硫酸加热时,观察到铁钉完全溶解,并产生大量气体.

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  • 解题思路:【提出猜想】浓硫酸和铁反应生成二氧化硫,稀硫酸和铁反应生成氢气,据此进行猜想;

    【实验探究】

    验证猜想Ⅰ、根据二价铁离子和三价铁离子的性质选择试剂,并根据反应物和生成物预测现象,由此得出结论;

    验证猜想Ⅱ、根据氢气和二氧化硫的性质选择试剂,并预测现象,由现象得出结论;

    【问题讨论】

    (1)根据双氧水和二价铁离子、三价铁离子的性质判断正误;

    (2)①有同学提出:试管中气体可能是H2和Q气体,为此重新设计了实验装置如下图(图中夹持仪器省略);

    ②根据二氧化硫和二氧化碳的性质分析选择位置;

    ③根据氢气的性质分析,氢气具有还原性,能还原黑色的氧化铜而生成水,水能使白色的无水硫酸铜变蓝.

    【提出猜想】浓硫酸和铁反应生成二氧化硫,所以所得气体中肯定含有SO2,故答案为:SO2

    【实验探究】

    验证猜想Ⅰ、酸性高锰酸钾有强氧化性,二价铁离子有还原性,所以酸性高锰酸钾能和二价铁离子发生氧化还原反应,如果步骤①溶液紫红色褪去,说明含有二价铁离子,否则没有.

    碘化钾有还原性,三价铁离子有氧化性,碘离子和三价铁离子能发生氧化还原反应生成单质碘,碘遇淀粉变蓝色,所以步骤②另取少量所得溶液,滴加KI溶液和淀粉溶液,如果溶液变为蓝色,说明含有三价铁离子,否则没有,

    故答案为:溶液紫红色褪去;含有Fe2+;另取少量所得溶液,滴加KI溶液和淀粉溶液;溶液变为蓝色;

    猜想Ⅱ、二氧化硫有还原性,能和强氧化性的物质发生氧化还原反应,如能使酸性高锰酸钾溶液褪色,氢气不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但氢气不易溶于水,所以如果甲中KMnO4溶液褪色,说明含有二氧化硫;乙中KMnO4溶液颜色不变,说明二氧化硫完全被吸收,如果试管中收集气体,只能是氢气,

    故答案为:甲中KMnO4溶液褪色,乙中KMnO4溶液颜色不变,试管中收集到气体;

    【问题讨论】

    (1)双氧水具有氧化性,二价铁离子有还原性,双氧水和二价铁离子能发生氧化还原反应生成三价铁离子,KSCN只能检验三价铁离子不能检验二价铁离子,所以若溶液中含有Fe3+则无法检验溶液中是否含有Fe2+,所以该观点不正确,

    故答案为:不正确,若溶液中含有Fe3+则无法检验溶液中是否含有Fe2+

    (2)①在加热时,铁钉中不仅铁和浓硫酸反应,碳也和浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应 方程式为

    C+2H2SO4(浓硫酸)

    .

    CO2 ↑+2SO2↑+2H2O,故答案为:C+2H2SO4(浓硫酸)

    .

    CO2 ↑+2SO2↑+2H2O;

    ②Q为二氧化碳,二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊,选择a或b受二氧化硫的影响无法判断二氧化碳的存在,选d时二氧化碳被碱石灰吸收,故答案为:澄清的石灰水,C;

    ③根据氢气的性质分析,氢气具有还原性,能还原黑色的氧化铜而生成水,水能使白色的无水硫酸铜变蓝.故答案为:确认是否有H2

    点评:

    本题考点: 浓硫酸的性质实验;二价Fe离子和三价Fe离子的检验.

    考点点评: 本题考查了浓硫酸、二氧化硫的性质及亚铁离子、铁离子的检验等知识点,难度较大.