Question

【題目】回答以下問題：

（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__________________________。

（2）另稱取已去除表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)6．0g放入15．0ml濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。

①甲同學(xué)認為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+。寫出生成Fe2+所有可能的離子方程式：______________。

②乙同學(xué)取336mL(標準狀況)氣體Y通入足量氯水中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______________。

然后加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當操作后得干燥固體2．33g。由于此推知氣體Y中SO2的體積分數(shù)為___________。

（3）向100mL水中投入Na和Al共16克，充分反應(yīng)后剩余金屬1g。計算放出H2的體積為________升(標準狀況下)

（4）向含有0.3mol NaAlO2的溶液中滴加1mol/L HCl，當生成7.8克沉淀時，加入鹽酸的體積為________mL

（5）向一定量的Fe、Fe2O3和CuO混合物投入120 ml 2.2 mol/L的硫酸溶液中，充分反應(yīng)后生成896 mL標準狀況下的氣體，得不溶物1.28 g，過濾后，向濾液中加入2 mol/L的NaOH溶液，加至40 mL時開始出現(xiàn)沉淀，則濾液中FeSO4的物質(zhì)的量濃度為(設(shè)濾液體積為120 ml)_________mol/L

Answer 1

【答案】鐵表面被鈍化 Fe+2H+＝Fe2++H2↑；Fe+ 2Fe3+＝3Fe2+ SO2+Cl2+2H2O＝2HCl+H2SO4 66．7% 13.44 100或900 1.87mol·L－1

【解析】

（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阻止反應(yīng)進一步進行，故答案為鐵表面被鈍化；

（2）①在加熱條件下，濃硫酸與Fe反應(yīng)生成Fe3+，當溶液濃度減小時，硫酸氧化性減弱，生成Fe2+，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑，如硫酸完全消耗，且鐵過量時，還會發(fā)生Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案為Fe+2H+=Fe2++H2↑； Fe+2Fe3+=3Fe2+；

②SO2具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，n(混合氣體)==0.015mol，根據(jù)硫守恒：n(SO2)=n(BaSO4)==0.01mol，則SO2的體積分數(shù)：×100%=66.7%，故答案為SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；66.7%。

（3）Al和水不反應(yīng)，所以剩余金屬應(yīng)該是Al，反應(yīng)方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，兩反應(yīng)相加：Al+Na+2H2O=2NaAlO2+2H2↑，則參與反應(yīng)的Na和Al的質(zhì)量之比為23：27，Na和Al的質(zhì)量和為15g，所以n(Na)==0.3mol，n(Al)=0.3mol，n(H2)=2n(Na)=0.03mol，V(H2)=0.03mol×22.4L/mol=13.44L，故答案為13.44；

（4）n(Al(OH)3)==0.1mol＜0.3mol，一種情況是：鋁元素存在于偏鋁酸鈉和氫氧化鋁中，此時鹽酸少量，只能沉淀一部分AlO2-，根據(jù)NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl得，n(HCl)=n(Al(OH)3)=0.1mol，則鹽酸體積==100mL；

另一種情況是鋁元素存在于氯化鋁和氫氧化鋁中，此時鹽酸較多，先把AlO2-全部沉淀，后又將部分沉淀溶解，生成氫氧化鋁需要n(HCl)=n(NaAlO2)=n(Al(OH)3)=0.3mol，溶解Al(OH)3生成氯化鋁需要鹽酸的n(HCl)=3n(AlCl3)=3×(0.3-0.1)mol=0.6mol，所以需要鹽酸體積==900mL，故答案為100或900；

（5）固體混合物和稀硫酸反應(yīng)后有固體剩余，說明溶液中不存在鐵離子，向濾液中加入加入2mol/L的NaOH溶液，加至40mL時開始出現(xiàn)沉淀，說明硫酸有剩余，鐵先和銅離子后和氫離子發(fā)生置換反應(yīng)，所以濾液中的溶質(zhì)是硫酸、硫酸亞鐵，n(H2SO4)=2.2mol/L×0.12L=0.264mol，

與氫氧化鈉反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量=n(NaOH)=×2mol/L×0.04L=0.04mol，

剩余的硫酸的物質(zhì)的量=0.264mol-0.04mol=0.224mol，

剩余硫酸與固體反應(yīng)生成了硫酸亞鐵，根據(jù)硫酸和硫酸亞鐵的關(guān)系式計算硫酸亞鐵的物質(zhì)的量濃度==1.87mol/L，故答案為1.87。