化学人教版 (2019)第五章 化工生产中的重要非金属元素第一节 硫及其化合物达标测试

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高一化学同步学习高效学讲练（精准练习）
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第2课时 硫酸 硫酸根离子的检验
1．（2022春·河南许昌·高一校考阶段练习）关于硫酸的说法错误的是
A．稀硫酸与锌反应可制得氢气 B．稀硫酸可用于除铁锈
C．可将水注入浓硫酸中进行稀释 D．浓硫酸可用来干燥氢气
【答案】C
【详解】A．稀硫酸与锌反应生成氢气和硫酸锌，可制得氢气，A正确；
B．稀硫酸能和金属氧化物反应，可用于除铁锈，B正确；
C．稀释浓硫酸要把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不断搅拌使热量及时散发掉，C错误；
D．浓硫酸具有吸水性，且不和氢气反应，可用来干燥氢气，D正确；
故选C。
2．（2022秋·辽宁本溪·高一校考开学考试）下列变化，能体现浓H2SO4脱水性的是
A．Cu与浓H2SO4反应 B．用浓H2SO4干燥氧气
C．Fe在冷的浓H2SO4中钝化 D．浓H2SO4使蔗糖炭化
【答案】D
【详解】A．Cu与浓H2SO4反应生成硫酸铜、SO2、H2O，体现浓硫酸的酸性和氧化性，A不选；
B．用浓H2SO4干燥氧气体现浓硫酸的吸水性，B不选；
C．Fe在冷的浓H2SO4中钝化体现浓硫酸的强氧化性，C不选；
D．浓H2SO4使蔗糖炭化体现浓硫酸的脱水性，D选；
故选D。
3．（2022春·上海徐汇·高一上海市第四中学校考阶段练习）在下述反应中，浓H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性的是：
A．C＋H2SO4 B．Na2SO3＋H2SO4 C．NaCl＋H2SO4 D．Cu＋H2SO4
【答案】D
【详解】A. C＋2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O    ，浓硫酸显氧化性，A错误；
B. Na2SO3＋H2SO4= Na2SO4+H2O，硫酸表现酸性，B错误；
C.2NaCl＋H2SO4 Na2SO4+2HCl↑，硫酸表现酸性，C错误；
D. Cu＋2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O，浓H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性，D正确；
故答案选D。
4．（2022春·上海徐汇·高一上海市世界外国语中学校考阶段练习）某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质，其中不能达到目的的是

A．图1实验目的验证浓硫酸的吸水性
B．图2实验目的验证浓硫酸的脱水性
C．图3实验目的验证浓硫酸溶解放热
D．图4实验目的验证浓硫酸的强氧化性
【答案】D
【详解】A．该实验中可观察到盛有水的烧杯液面降低，盛有浓硫酸的烧杯液面上升，整个体系不与外界接触，可证明硫酸具有吸水性，故A正确；
B．该实验中可观察到滤纸片放入浓硫酸后会变黑，说明浓硫酸具有脱水性，故B正确；
C．该实验中将胶头滴管中的水滴入浓硫酸后会观察到导管最右侧液面上升，说明锥形瓶内气体受热膨胀，说明浓硫酸稀释放热，故C正确；
D．浓硫酸与铜单质反应时需要加热，仅将铜片放入浓硫酸中不反应，故D错误；
故选D。
5．（2022秋·广东潮州·高一饶平县第二中学校考期中）下列反应中，调节反应物质的用量或浓度，不会改变反应产物的是
A．铁在硫蒸气中燃烧 B．氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液
C．二氧化碳通入澄清石灰水 D．硫酸中加入铁粉
【答案】A
【详解】A．无论铁是否过量，均发生反应：Fe +S FeS，故A符合题意；
B．若氢氧化钠溶液少量，发生反应：，若氢氧化钠溶液过量，发生反应：，故B不符合题意；
C．若CO2少量，发生反应：CO2 +Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，若CO2足量，发生反应：2CO2 + Ca(OH)2 =Ca( HCO3)2，故C不符合题意；
D．若为稀H2SO4 ,发生反应：Fe + H2SO4=FeSO4+H2↑，若为浓H2SO4，Fe与浓硫酸发生钝化，故D不符合题意；
故答案为A。
6．（2022春·江苏苏州·高一苏州市第三中学校校考阶段练习）下列说法正确的是
A．室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4
B．FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3
C．50 mL 18.4 mol/L的浓硫酸与足量的铜反应，可产生SO2物质的量为0.46 mol
D．一定量浓硫酸中加入足量锌粒加热，产生的气体为SO2和H2的混合气体
【答案】D
【详解】A．室温下，Fe与浓H2SO4会发生钝化形成一层致密的氧化物薄膜，故A错误；
B．FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO2，故B错误；
C．铜足量时浓硫酸随着反应的发生逐渐变稀，稀到一定浓度反应停止，所以产生SO2物质的量小于0.46 mol，故C错误；
D．锌粒一开始与浓硫酸反应产生的是SO2气体，随着反应的发生浓硫酸变稀，这是产生的气体则为H2气体，故D正确；
故选D。
7．（2022春·上海徐汇·高一上海市第四中学校考阶段练习）将碳与浓硫酸反应产生的气体分别通入下列溶液后，所得溶液一定澄清的是
A．氢氧化钡 B．石灰水 C．氢硫酸 D．氯化钡溶液
【答案】D
【详解】碳与浓硫酸反应生成CO2、SO2和水。
A．气体CO2、SO2通入氢氧化钡，生成白色沉淀BaCO3、BaSO3，溶液变浑浊，继续通入过量气体，沉淀会溶解，得到Ba(HCO3)2、Ba(HSO3)2的澄清溶液，A错误；
B．气体CO2、SO2通入澄清石灰水，生成白色沉淀CaCO3、CaSO3，溶液变浑浊，继续通入过量气体，沉淀溶解，得到Ca(HCO3)2、Ca(HSO3)2澄清溶液，B错误；
C．气体CO2、SO2通入氢硫酸，SO2和H2S反应生成S，溶液变浑浊，C错误；
D．气体CO2、SO2和氯化钡溶液均不反应，D正确；
故答案选D。
8．（2022秋·甘肃临夏·高一校考阶段练习）下列有关浓硫酸性质的叙述，正确的是
A．浓硫酸具有脱水性，因此可用作干燥剂
B．浓硫酸具有强酸性，可与金属铜反应制备氢气
C．浓硫酸具有吸水性，可干燥任何气体
D．浓硫酸具有强氧化性，常温下使铁、铝钝化，固而可用铁、铝制容器贮存
【答案】D
【详解】A．浓硫酸的脱水性为化学性质，即将有机物中的H、O元素按照原子个数2：1的比例进行脱除。浓硫酸用作干燥剂是基于其强吸水性，A错误；
B．浓硫酸具有强氧化性，与铜反应会生成SO2气体，B错误；
C．浓硫酸作为干燥剂，不能干燥碱性气体，如NH3，C错误；
D．浓硫酸具有强氧化性，常温下使铁、铝钝化，固而可用铁、铝制容器贮存，D正确。
因此，本题选D。
9．（2022秋·山西运城·高一校联考阶段练习）某同学在实验室选用下列实验装置，验证浓硫酸与炭反应的生成物。下列说法正确的是

A．若连接顺序为I→IV→II→III→V，当观察到装置III溶液颜色变浅但不褪色，装置V溶液变浑浊时，可证明反应产生了CO2
B．若连接顺序为I→IV→II→III→II→V，此时装置III两侧的品红溶液在实验设计中的目的和作用相同
C．反应过程中装置III的酸性KMnO4溶液褪色，体现了SO2的漂白性
D．浓硫酸与碳反应中，浓硫酸表现出酸性和强氧化性
【答案】A
【分析】浓硫酸与碳加热反应生成二氧化碳和二氧化硫、水；先用无水硫酸铜检验水，然后用品红检验二氧化硫，用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，可以用品红溶液来检验二氧化硫是否除尽，最后用澄清的石灰水检验二氧化碳。
【详解】A．若连接顺序为I→IV→II→III→V，当观察到装置III溶液颜色变浅但不褪色，说明二氧化硫气体已经除尽，排除了二氧化硫的干扰；由于二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊，所以装置V溶液变浑浊时，可证明反应产生了CO2，故A正确；
B．结合以上分析可知，装置III前面的品红溶液是用来检验二氧化硫气体的，装置III后面的品红溶液是用来检验二氧化硫气体是否除尽的，二者的作用不同，故B错误；
C．KMnO4具有强氧化性，能够把二氧化硫氧化为硫酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，二者发生了氧化还原反应，体现了二氧化硫的还原性，故C错误；
D．浓硫酸与碳加热反应生成二氧化碳和二氧化硫、水，只体现了浓硫酸的强氧化性，故D错误；
故选A。
10．（2022秋·陕西延安·高一校考阶段练习）下列有关硫及其化合物的说法中正确的是
A．自然界中不存在游离态的硫单质
B．浓硫酸与灼热的炭反应，体现了浓硫酸的强氧化性和酸性
C．SO2 和 Cl2 均可使品红溶液褪色，但将溶有 SO2 的品红溶液加热后又恢复红色，说明 SO2 的氧化性没有 Cl2 强
D．浓硫酸具有吸水性，可作干燥剂，不能干燥 NH3，也不能干燥 H2S 等还原性气体
【答案】D
【详解】A．火山口存在游离态的硫单质，A错误；
B．浓硫酸与灼热的炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，体现了浓硫酸的强氧化性，B错误；
C．SO2 和 Cl2 均可使品红溶液褪色，SO2的漂白性是暂时性的，Cl2 的漂白性是永久的，故不能说明 SO2 的氧化性没有 Cl2 强，C错误；
D．浓硫酸具有吸水性，可作干燥剂，不能干燥 NH3，也不能干燥 H2S 等还原性气体，因为会与它们发生反应，D正确；
故选D。
11．（2022秋·陕西延安·高一校考阶段练习）32 g铜与足量浓H2SO4共热时完全反应，在标准状况下生成11.2 L气体，则被还原的H2SO4的质量是
A．1 mol B．2 mol C．49 g D．98 g
【答案】C
【详解】铜与浓硫酸反应：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4 +2H2O+SO2↑，浓硫酸的作用有酸性和强氧化性，n(SO2)= ，被还原的H2SO4的物质的量=SO2气体的物质的量，故被还原的H2SO4的质量是 ，故选C。
12．（2022春·福建南平·高一福建省南平市高级中学校考期中）酸溶液中都含有，因此不同的酸表现出一些共同的性质。下列关于性质的描述不属于酸的共同性质的是
A．能使紫色石蕊溶液变红 B．能与氢氧化钠反应生成水
C．能与溶液反应生成沉淀 D．能与反应生成水
【答案】C
【详解】A．能使酸碱指示剂变色是酸的共同性质，A不符合题意；
B．能与碱反应生成盐和水是酸的共同性质，B不符合题意；
C．与氯化钡反应生成沉淀不是酸的共同性质，C符合题意；
D．与金属氧化物反应生成盐和水是酸的共同性质，D不符合题意；
故选C。
13．（2022春·福建福州·高一福州三中校考期中）在A处通入未经干燥的氯气的装置如图所示，当关闭B处的弹簧夹时，C处的红布条看不到明显现象；当打开B处的弹簧夹后，C处的红布条逐渐褪色，则D中盛放的试剂可能是
①浓H2SO4②饱和NaCl溶液        ③饱和NaOH溶液    ④H2O

A．①② B．①③ C．②④ D．②③
【答案】B
【详解】打开B处的弹簧夹后，C处的红布条逐渐褪色，则A处通入的气体为潮湿的氯气；当潮湿的氯气经过D装置中的液体后，不能使C中的有色布条褪色，则表明D中液体可能干燥了氯气，也可能吸收了氯气，所以D中液体可能为①浓H2SO4或③饱和NaOH溶液，故选B。
14．（2022春·陕西宝鸡·高一统考期中）下列实验操作正确的是
选项
实验
操作
A
观察Na与H2O反应的现象
用镊子从煤油中取出金属钠，切下绿豆大小的钠，小心放入装有水的烧杯中
B
证明Na2O2与H2O的反应是放热反应
用棉花包裹适量Na2O2，滴上几滴水，稍后棉花燃烧说明是放热反应
C
检验Na2CO3固体中是否混有K2CO3固体
用光洁的铂丝蘸取固体粉末，灼烧时直接观察到紫色火焰说明其中含有K2CO3
D
检验NaCl溶液中是否混有Na2SO4
取少量待测液于试管中，滴入几滴硫酸酸化，滴入氯化钡溶液，出现白色沉淀说明其中含有Na2SO4

【答案】B
【详解】A．用镊子从煤油中取出金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，切下绿豆大小的钠，再小心放入装有水的烧杯中，观察Na与H2O反应的现象，A错误；
B．用棉花包裹适量Na2O2，滴上几滴水，稍后看到棉花燃烧起来，说明Na2O2与H2O的反应是放热反应，B正确；
C．用光洁的铂丝蘸取固体粉末，灼烧时直接观察到火焰呈黄色，然后透过蓝色钴玻璃观察，看到火焰呈紫色，说明其中含有K2CO3，由于钠元素的黄色火焰会覆盖钾元素的颜色实验，因此不能直接观察到紫色火焰，C错误；
D．取少量待测液于试管中，应该滴入几滴硝酸酸化，滴入硝酸钡溶液，若出现白色沉淀说明其中含有Na2SO4，不能加入硫酸酸化，D错误；
故合理选项是B。
15．（2023春·江苏苏州·高一校考期末）有一瓶Na2SO3溶液，可能被部分氧化。某同学取少量该溶液，滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硫酸，充分振荡后仍有白色沉淀。下列结论中不正确的是
A．Na2SO3已部分被空气中的O2氧化
B．加入BaCl2溶液后，生成的沉淀中可能有BaSO4
C．加入稀硫酸后，不溶的沉淀一定是BaSO4
D．该实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
【答案】A
【详解】A．由于加入的稀硫酸也能与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀，故不能判断Na2SO3是否部分被氧化，A错误；
B．若Na2SO3被氧化，则加入BaCl2溶液后，生成的沉淀中可能有BaSO4，B正确；
C．向Na2SO3溶液中滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硫酸，充分振荡后仍有白色沉淀，该沉淀一定是BaSO4，C正确；
D．由以上分析，该实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化，D正确；
故选：A。
16．（2022春·江西宜春·高一江西省丰城中学校考期中）已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，则下列有关说法正确的是

A．X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性
B．若A为铁，则足量A与X在室温下即可完全反应
C．若A为碳单质，将气体B通入品红溶液褪色，证明B有还原性
D．工业上，B转化为D的反应条件为加热、使用催化剂
【答案】D
【分析】X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑，则X为浓硫酸，D和水反应生成硫酸，则D是三氧化硫，B和氧气反应生成三氧化硫，则B是二氧化硫。
【详解】A．浓硫酸使蔗糖中的氢、氧元素以水的组成比例脱去，剩余黑色的C，因此浓硫酸使蔗糖变黑的现象主要体现了浓硫酸的脱水性，故A错误；
B．若A为铁，常温下，铁与浓硫酸反应生成致密的氧化物保护膜，发生钝化现象，所以铁不能完全溶解，故B错误；
C．B是二氧化硫，二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故C错误；
D．工业上，二氧化硫转化为三氧化硫的反应条件加热、使用催化剂，故D正确；
答案选D。
17．（2022秋·黑龙江双鸭山·高一校考阶段练习）浓硫酸具有A．强酸性，B．强氧化性，C．高沸点、难挥发性，D．脱水性，E.吸水性等性质。请将(答案)的字母分别填入横线上。
(1)用NaCl固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体。_______
(2)用磷矿物[主要成分是Ca3(PO4)2]和硫酸反应制磷酸。_______
(3)浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等气体。_______
(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸。_______
(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末。_______
【答案】(1)C
(2)A
(3)E
(4)B
(5)E
【详解】（1）用NaCl固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体，是浓硫酸难挥发制取易挥发的HCl，利用了浓硫酸的高沸点、难挥发性，选C。
（2）用磷矿物[主要成分是Ca3(PO4)2]和硫酸反应制磷酸，是硫酸的强酸性制取弱酸磷酸，利用了浓硫酸的强酸性，选A。
（3）浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等气体，是由于浓硫酸能吸收水分，利用了浓硫酸的吸水性，选E。
（4）常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸，是由于铁表面被浓硫酸氧化，发生钝化，形成致密氧化膜阻止了反应的进一步发生，利用了浓硫酸的强氧化性，选B。
（5）胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末，是由于胆矾的结晶水被浓硫酸吸收，生成白色的无色硫酸铜粉末，利用了浓硫酸的吸水性，选E。
18．（2022秋·北京密云·高一校考期中）硫酸是实验室和化学工业中应用特别广泛的产品。
(1)浓硫酸具有很强的腐蚀性，实验室中使用一定要注意安全防护。某小组同学围绕浓硫酸的进行了如下实验探究：将适量蔗糖放入烧杯中，加入几滴水，搅拌均匀，然后再加入适量浓硫酸，迅速搅拌，观察到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，并产生有刺激性气味的气体。
①用化学方程式解释体积膨胀产生有刺激性气味气体的原因_______。
②上述实验现象表明浓硫酸具有 _______(填字母)
A酸性         B．吸水性          C．脱水性                 D．强氧化性
(2)硫酸工业流程如下所示：

①催化反应室发生反应的化学方程式是：_______。
②某工厂使用的煤中含硫质量分数为0.64%，该工厂每天燃烧这种煤100 吨，试计算：
a 如果煤中的硫全部转化为SO2，该厂每天产生SO2在标准状况下的体积为_______L；
b如果把产生的SO2全部用来生产硫酸，理论上每年(按365天计)可得到98%的浓硫酸的质量_______吨。
【答案】(1)     C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O     CD
(2)     2SO2+O22SO3     448000L     730 吨
【详解】（1）①浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖炭化脱水，同时还具有强氧化性，能把生成的碳氧化生成二氧化碳、硫酸被还原为二氧化硫，所以体积膨胀产生有刺激性气味，反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
②根据以上分析可知反应中体现浓硫酸的脱水性和强氧化性，答案选CD；
（2）①催化反应室中二氧化硫被氧化为三氧化硫，发生反应的化学方程式是2SO2+O22SO3。
②a.如果煤中的硫全部转化为SO2，根据硫原子守恒可知该厂每天产生SO2在标准状况下的体积为＝448000L；
b.如果把产生的SO2全部用来生产硫酸，理论上每年(按365天计)可得到98%的浓硫酸的质量为＝7.3×108g＝730吨。
19．（2022春·江苏南京·高一南京市雨花台中学校考阶段练习）绿矾(FeSO4·7H2O)是自然界存在的一种矿石，翠绿如宝石，很早就引起人们的重视。
材料一：《唐本草》和《天工开物》等古籍都记载中国很早就能焙烧绿矶制备铁红(主要成分是Fe2O3)。铁红颜色鲜艳，稳定无毒，是中国传统红色的重要着色剂。
材料二：公元8世纪，阿拉伯炼金家查比尔曾提出，把绿矾焙烧可以蒸馏出“矾精”，它具有比较大的溶解力。绿矾焙烧是一种生产硫酸的古老方法。
(1)材料一中“绿矾”焙烧反应为 2FeSO4·7H2OFe2O3+X↑+SO2↑+14H2O，X的化学式为_______，生成的SO2可以用_______试剂(填化学式)进行吸收，避免进入大气后形成酸雨。
(2)某学生设计如下实验方案验证“矾精”是硫酸溶液：取少量“矾精”于试管中，滴入_______(填试剂名称)，溶液呈红色，说明“矾精”中含有H+；检验“矾精”中含有SO的方法为_______。
(3)某工厂计划用绿矾焙烧工艺生产高纯度铁红(Fe2O3)160kg，已知绿矾(FeSO4·7H2O)的相对分子质量为278，则计算理论上所需绿矾的质量____(写出计算过程)
【答案】(1)     SO3     NaOH
(2)     紫色石蕊溶液     取矾精溶液于试管中，先滴加少量稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl2溶液，若生成白色沉淀，则说明矾精中含有SO
(3)

【详解】（1）根据元素分析X的化学式为SO3；SO2是酸性氧化物可以用NaOH吸收；
（2）酸遇石蕊显红色；SO与Ba2+会生成白色沉淀BaSO4，检验SO的方法为，取矾精溶液于试管中，先滴加少量稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl2溶液，若生成白色沉淀，则说明矾精中含有SO；
（3）高纯度铁红中Fe质量为，，则理论上所需绿矾的质量为。
20．（2022秋·河北石家庄·高一校考阶段练习）下图是浓硫酸与木炭的反应装置及验证其产物中含有SO2和CO2的装置。

(1)写出浓硫酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式_______，实验时，反应产生的气体应从_______端通入(用“a”或“b”填空)；从_______端连接盛有澄清石灰水的实验装置(用“①”或“②”填空)；
(2)C瓶的实验现象是__________，证明SO2有___________性；
(3)D瓶溶液的作用是___________；
(4)E瓶溶液的作用是：___________。
【答案】(1)     C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O     a     ①
(2)     品红褪色     漂白
(3)除去二氧化硫
(4)检验二氧化硫是否除尽

【分析】制气装置用于使木炭和浓硫酸反应，C装置用于检验二氧化硫，D装置用于除去二氧化硫，E装置用于检验二氧化硫是否除尽，F装置用于检验二氧化碳气体。
（1）
浓硫酸与木炭在加热条件下反应，生成二氧化碳、二氧化硫和水，化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O，检验气体的存在时，导管应长进短出，所以反应产生的气体应从a端通入，从①端连接盛有澄清石灰水的实验装置。答案为：C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O；a；①；
（2）
C瓶中，二氧化硫漂白品红溶液，实验现象是品红褪色，证明SO2有漂白性。答案为：品红褪色；漂白；
（3）
因为二氧化硫的存在，会干扰二氧化碳气体的检验，所以检验二氧化碳前，应除尽二氧化硫，故D瓶溶液的作用是除去二氧化硫。答案为：除去二氧化硫；
（4）
检验二氧化碳前，需再次确认二氧化硫是否除尽，所以E瓶溶液的作用是：检验二氧化硫是否除尽。答案为：检验二氧化硫是否除尽。
【点睛】要确认某物质的存在，需将干扰检验的微粒全部除去。
21．（2022春·陕西西安·高一期末）工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行如下探究活动：
[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分钟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)另称取6.0 g铁钉放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+，若要检验溶液中是否含有Fe2+，应选用的试剂是_______(填字母)。
a．KSCN溶液    b．氯气和KSCN溶液    c．氨水    d．酸性KMnO4溶液
②乙同学取448 mL(标准状况下)混合气体Y通入足量溴水中，发生反应的化学方程式为_______，然后再加入足量BaCl2溶液，经一系列操作后得干燥固体2.33g。由此计算气体Y中SO2的体积分数为_______。
【探究二】分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为混合气体Y中除水蒸气外还可能含有Z和W气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持装置已省略)。

(3)装置B的作用是_______。
(4)丙同学认为用上图中的D、E、F装置可证明混合气体Y中还含有Z，则Z气体为_______(填化学式)，证明有Z气体存在的实验现象为_______。
(5)丙同学认为混合气体Y中还含有W的理由是_______(用化学方程式表示)。为确认W的存在，需要用到装置M，则M中装的试剂是_______，并将M添加于_______(填序号)。
a．A之前    b．A~B间    c．B~C间    d．C~D间
【答案】(1)常温下，浓硫酸使铁发生钝化
(2)     d     SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4     50%
(3)检验SO2是否除尽
(4)     H2     D中黑色粉末变红，E中白色粉末变蓝
(5)     C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O     澄清石灰水     c

【分析】混合气体由碳素钢与浓硫酸在加热条件下反应制得，Fe与浓硫酸起初反应生成硫酸铁、二氧化硫等，后来生成硫酸亚铁和氢气；碳能与浓硫酸在加热条件下反应，生成二氧化硫、二氧化碳等。则A装置内放入酸性高锰酸钾溶液，除去SO2气体，B装置内的品红溶液检验SO2是否除尽；C装置内的碱石灰用于干燥H2；H2还原CuO生成Cu和水蒸气，此时固体由黑色变为红色，无水硫酸铜由白色变为蓝色；F装置内碱石灰用于吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气与无水硫酸铜作用，干扰实验。
【详解】（1）将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10分钟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，则表明处理后的铁钉与CuSO4不反应，也就是铁钉表面不存在Fe单质，其原因是：常温下，浓硫酸使铁发生钝化。答案为：常温下，浓硫酸使铁发生钝化；
（2）①若要检验含有Fe3+的溶液中是否含有Fe2+，需排除Fe3+的干扰，则不能使用KSCN溶液，应利用Fe2+的还原性，所以应选用酸性KMnO4溶液，故选d。
②混合气体Y通入足量溴水中，SO2与溴水发生反应，生成硫酸和氢溴酸，化学方程式为SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；n(SO2)=n(BaSO4)==0.01mol，则气体Y中SO2的体积分数为=50%。答案为：d；SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；50%；
（3）装置B中的品红溶液，用于检验混合气中是否还含有SO2，其作用是：检验SO2是否除尽。答案为：检验SO2是否除尽；
（4）用装置D(还原CuO为Cu)、E(检验H2O的存在)、F(防止空气中水蒸气进入E，从而干扰实验)，可证明混合气体Y中还含有Z，则Z气体为H2，由此可证明有H2气体存在的实验现象为：D中黑色粉末变红，E中白色粉末变蓝。答案为：H2；D中黑色粉末变红，E中白色粉末变蓝；
（5）碳素钢中含有碳，也能与浓硫酸反应，所以丙同学认为混合气体Y中还含有CO2，理由是C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。为确认CO2的存在，需要使用澄清石灰水检验，且应放在检验SO2已经除尽之后，在干燥H2之前，则M中装的试剂是：澄清石灰水，并将M添加于c。答案为：C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O；澄清石灰水；c。
【点睛】SO2也能使澄清石灰水变浑浊，所以检验CO2前，应除尽SO2。