Question

【題目】現有某鐵碳合金（鐵和碳兩種單質的混合物），某化學興趣小組為了測定鐵碳合金中鐵的質量分數，并探究濃硫酸的某些性質，設計了下圖所示的實驗裝置（夾持儀器已省略）和實驗方案進行實驗探究。

I 測定鐵的質量分數：（1）檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導管，然后_____________________________________________，則證明裝置的氣密性良好。

（2）稱量E的質量，并將a g鐵碳合金樣品放入裝置A中，再加入足量的濃硫酸，待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下E并稱重，E增重b g。鐵碳合金中鐵的質量分數為______________________（寫表達式）。

（3）裝置C的作用______________________________________________。

（4）甲同學認為，依據此實驗測得的數據，計算合金中鐵的質量分數可能會偏低，原因是空氣中CO2、水蒸氣進入E管使b增大。你認為改進的方法是_______________________。

（5）乙同學認為，即使甲同學認為的偏差得到改進，依據此實驗測得合金中鐵的質量分數也可能會偏高。你認為其中的原因是__________________________________________。

Ⅱ 探究濃硫酸的某些性質：

（6）往A中滴加足量的濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，其原因是：_______________________________________________________。

（7）A中鐵與濃硫酸發生反應的化學方程式是_________________________________。

Answer 1

【答案】（1）把導管放入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，如果導管口有氣泡產生，停止加熱后導管產生一段水柱

（2）×100%

（3）除去CO2中的SO2

（4）空氣中CO2、H2O進入E管使b增大

（5）空氣中CO2、H2O進入E管使b增大；反應產生的CO2氣體未能完全排到裝置E中，導致b偏低

（6）常溫下，Fe被濃H2SO4鈍化，碳不與濃H2SO4反應

（7）2Fe+6H2SO4（濃）Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O

【解析】

試題分析：在裝置A中發生Fe和C與濃硫酸的反應，產生CO2、SO2和鐵的氧化物，裝置B檢驗SO2，裝置C吸收SO2，裝置D干燥氣體的，裝置E是吸收CO2的，E增重的質量b是CO2的質量．

（1）關閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導管，然后把導管放入盛有水的水槽中，微熱燒瓶，如果導管口有氣泡產生，停止加熱后導管產生一段水柱；

（2）稱取mg鐵碳合金，加入過量濃硫酸，加熱待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下E裝置并稱重，E增重bg，則生成二氧化碳的質量為bg，根據質量守恒定律，則mg鐵碳合金中含碳元素的質量為g=g，則含鐵的質量為ag-g，鐵的質量分數為×100%；

（3）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強氧化性吸收二氧化硫，5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，所以裝置C的作用是除去CO2中的SO2；

（4）空氣中CO2、H2O進入E管使b增大，則求出的二氧化碳的質量偏大，即碳的質量偏大，所以鐵的質量偏小，鐵的質量分數偏�。�

（5）E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO2、H2O使b增大，改進的方法是增加一個盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳和水進入；裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收會導致b偏低；

（6）往A中滴加足量的濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，常溫下鐵在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才能反應；

（7）鐵和過量濃硫酸加熱反應生成硫酸鐵、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：2Fe+6H2SO4（濃）Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O。