Question

（16分）某研究性學(xué)習(xí)小組為研究鐵粉與濃硫酸反應(yīng)所生成氣體的成份并測定各氣體的含量，進行了如下實驗：

【實驗推測】足量的鐵粉與濃硫酸反應(yīng)能生成SO₂和H₂兩種氣體。

(1)該小組作出此推測的理由是：                                。

【實驗準備】a．供選擇的藥品：鐵粉、濃硫酸、氧化銅粉末、0.2 mol/L的H₂C₂O₄標準溶液、0.1 mol/L的酸性KMnO₄標準溶液、酸堿指示劑。

b．實驗裝置設(shè)計及組裝(加熱及夾持裝置均已略去)

【實驗過程及數(shù)據(jù)處理】

(2)B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：                                       。

(3)實驗前先通入一段時間的N₂，其目的是                      。

(4)B、C、D中所盛試劑均足量，則證實生成的氣體中同時存在SO₂和H₂的現(xiàn)象是        

                                            。

(5)A中反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通N₂使A中生成的氣體全部趕出，待B、D中反應(yīng)完全后，先后三次取用B中反應(yīng)后的溶液于錐形瓶中，每次取用25 mL，用H₂C₂O₄標準溶液進行滴定。

①H₂C₂O₄標準溶液與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)的離子方程式如下，請將該方程式完成并配平。

 (  )H₂C₂O₄+(  )MnO₄^- +(  )H⁺ ＝(  )Mn²⁺ +(  ) H₂O+(  ) (       )

②滴定達到終點時的現(xiàn)象是                                。

③重復(fù)滴定兩次，平均每次耗用H₂C₂O₄標準溶液15.63 mL，則鐵與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂氣體的物質(zhì)的量為                ；經(jīng)稱量，實驗前后裝置D的質(zhì)量減少0.9 g，則產(chǎn)生的氣體中SO₂的體積分數(shù)為            。

 

Answer 1

【答案】

（16分）(1)在加熱的條件下濃硫酸與Fe反應(yīng)生成SO₂，隨著反應(yīng)的進行，硫酸濃度變稀，與Fe反應(yīng)生成H₂

(2) 5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O＝5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺

(3) 排除裝置中的空氣，防止H₂與空氣混合受熱發(fā)生爆炸。

(4) B瓶中溶液紫紅色變淺說明生成了SO₂，D中黑色粉末變紅說明生成了H₂。(答對一種得1分)

(5) ①5、2、6、2、8、10CO₂ 

②滴入最后一滴H₂C₂O₄溶液時KMnO₄溶液的紫紅色褪去且半分鐘之內(nèi)不恢復(fù)。

③0.025 mol， 33.3%

【解析】（1）由于在加熱的條件下濃硫酸與Fe反應(yīng)生成SO₂，隨著反應(yīng)的進行，硫酸濃度變稀，

與Fe反應(yīng)生成H₂。

（2）酸性高錳酸鉀溶液具有氧化性，能氧化SO₂，所以方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O＝5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺。

（3）由于空氣中含有氧氣，在加熱的條件下容易和氫氣發(fā)生爆炸，所以通入氮氣是為了排除裝置中的空氣，防止H₂與空氣混合受熱發(fā)生爆炸。

（4）SO₂具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。氫氣具有還原性，能使黑色氧化銅還原成紅色的銅。

（5）①在反應(yīng)中1mol高錳酸鉀得到5mol電子，草酸中碳的化合價是＋3價，氧化產(chǎn)物是CO₂，所以1mol草酸能失去2mol電子，因此氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是2︰5，所以方程式為5H₂C₂O₄+2MnO₄^- +6H⁺ ＝2Mn²⁺ +8H₂O+10CO₂。

②由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，所以終點時的現(xiàn)象是滴入最后一滴H₂C₂O₄溶液時KMnO₄溶液的紫紅色褪去且半分鐘之內(nèi)不恢復(fù)。

③消耗草酸的物質(zhì)的量是0.01563L×0.2 mol/L=0.003126mol，所以消耗高錳酸鉀是

0.0012504mol，所以剩余高錳酸鉀是0.0012504mol×8＝0.01mol，則與SO₂反應(yīng)的高錳酸鉀

是0.02mol－0.01mol＝0.01mol，所以SO₂是0.025mol。D的質(zhì)量減少0.9 g，則根據(jù)反應(yīng)式

CuO＋H₂Cu＋H₂O可知，氫氣是0.8÷19＝0.05mol，所以SO₂的體積分數(shù)是