专题突破训练(五) 综合实验题解题策略
1．为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某小组进行了以下探究实验： 【探究一】 (1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10 min后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是
__________________________________________________。
(2)称取铁钉(碳素钢)5.6 g放入30.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①写出加热时铁与浓硫酸反应的化学方程式为_____________________。 若为5.6 g铁，理论上可收集到SO2的体积为________L(标准状况下测量)。 ②甲同学认为溶液X中除含Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其中是否含有Fe2＋，应选择加入的试剂为________(填字母)。
a．KSCN溶液和氯水 c．浓氨水
B．铁粉和KSCN溶液 D．酸性KMnO4溶液
③乙同学将672 mL(标准状况下)气体Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得到干燥固体4.66 g。据此推知气体Y中SO2的体积分数为________(精确到小数点后1位数字)。
【探究二】 分析上述实验中SO2的体积分数，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和CO2。为此设计下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(3)气体Y中可能有H2的原因是________________________________。
(4)装置A中试剂的作用是_________，反应的离子方程式为_________。 (5)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象是________________________。 (6)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是________________________。 (7)装置G的作用为________________________________。
[解析] (1)铁在冷浓硫酸中发生钝化，表面形成一层致密的氧化膜，不和硫酸铜溶液反应。(2)①加热时铁与浓硫酸反应生成SO2，反应的化学方程式为2Fe
△
＋6H2SO4(浓)=====Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O,5.6 g铁理论上生成0.15 mol SO2，
体积为3.36 L(标准状况下)。②Fe2＋具有还原性，酸性高锰酸钾溶液呈紫色，具有氧化性，可与Fe2＋反应而褪色，故d项正确。③SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl，关系式为SO2～BaSO4，设标准状况下气体Y中SO2的体积为V。
SO2 ～ BaSO4 22.4 L 233 g V 4.66 g
448 mL
V＝0.448 L＝448 mL，所以SO2的体积分数为672 mL×100%≈66.7%。(3)随反应进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生H2。(4)SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，所以要检验CO2必须先排除SO2的干扰，SO2具有还原性，可与酸性高锰酸钾溶液反应，反应的离子方程式为5SO2＋2MnO－4＋
2－2H2O===5SO4＋2Mn2＋＋4H＋。(5)确认气体Y中含有CO2，应完全排除SO2的
干扰，现象为B中品红溶液不褪色，C中澄清石灰水变浑浊。(6)H2具有还原性，能将黑色的氧化铜还原为红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色。(7)装置G可吸收空气中的水蒸气，避免其进入装置F，以减小实验误差。
[答案] (1)铁在冷浓硫酸中发生钝化
△
(2)①2Fe＋6H2SO4(浓)=====Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O 3.36
②d ③66.7% (3)浓硫酸变稀后与Fe反应生成H2 (4)除去混合气体中的
＋2－2＋
SO2 5SO2＋2MnO－4＋2H2O===5SO4＋2Mn＋4H (5)装置B中品红溶液不
褪色，装置C中澄清石灰水变浑浊 (6)装置E中固体由黑色变为红色，装置F中固体变蓝色 (7)防止空气中的水蒸气进入装置F
2．(2016·山西四校联考)某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究，实验步骤如下：
Ⅰ.将光亮铜丝插入浓硫酸，加热；
Ⅱ.待产生黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；
Ⅲ.冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。 查阅文献：检验微量Cu2＋的方法是：向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋。
(1)该同学假设黑色沉淀是CuO。检验过程如下：
①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，产生红褐色沉淀。
②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未见红褐色沉淀。
由该检验过程所得结论是__________________。 (2)再次假设，黑色沉淀是铜的硫化物。实验如下：
实验装置 现象 1.A试管中黑色沉淀逐渐溶解 2.A试管内上方出现红棕色气体 3.B试管中出现白色沉淀 ①现象2说明黑色沉淀具有________性。 ②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是_________________________， 相应的离子方程式是______________________________________。 ③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需进行的实验操作是 __________________________________________________________。 (3)以上实验说明，黑色沉淀中存在铜的硫化物。进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu2S的混合物。将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后，沉淀溶解，其中CuS溶解的化学方程式是_______________________________。
[解析] (1)向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2
＋
，根据②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未见
红褐色沉淀可知，黑色固体中一定不含CuO。(2)①A试管内上方出现红棕色气体，说明反应中有二氧化氮生成，证明了黑色固体具有还原性，在反应中被氧化；
2020年高考化学大一轮复习讲义：专题突破训练5 Word版含解析
