Question

同學(xué)為測(cè)定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置和方案（夾持儀器已省略）：

I．[探究濃硫酸某些性質(zhì)]
（1）實(shí)驗(yàn)前，稱量裝置E的質(zhì)量，連接好裝置后首先應(yīng)進(jìn)行的操作是

 

（2）將m g鐵碳合金樣品放入A中加適量的濃硫酸，點(diǎn)燃酒精燈前A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是：

 

（3）點(diǎn)燃酒精燈后，A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

（任寫一個(gè)）．
B中的現(xiàn)象為

 

，由此可知濃硫酸具有強(qiáng)氧化性．
（4）反應(yīng)一段時(shí)間后從A中產(chǎn)生氣體的速率仍然較快，除因反應(yīng)放熱溫度較高外，還可能的原因是

 

Ⅱ．[測(cè)定鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)]
（5）反應(yīng)一段時(shí)間后C中酸性KMn0₄溶液的顏色逐漸變淺是由于A中產(chǎn)生的S0₂使KMn0₄溶液變淺，待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下E并稱重，E增重b g，則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（寫表達(dá)式）．另一位同學(xué)認(rèn)為上述方案有不足之處，他說這樣測(cè)出的Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)有較大的誤差，請(qǐng)你判斷其誤差可能

 

（填“偏高”、“偏低”）．（可能用的相對(duì)原子質(zhì)量0：16 C：12 Fe：56）

Answer 1

分析：（1）依據(jù)裝置中的壓強(qiáng)變化恒容液面變化分析檢驗(yàn)，最后導(dǎo)氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱；
（2）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(yīng)；
（3）鐵和過量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，裝置B是檢驗(yàn)二氧化硫氣體存在的裝置，品紅試液變?yōu)闊o色；裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫；
（4）反應(yīng)一段時(shí)間后從A中產(chǎn)生氣體的速率仍然較快，除因反應(yīng)放熱溫度較高外，還可能的原因是鐵碳合金在溶液中形成原電池反應(yīng)；
（5）根據(jù)mg鐵碳合金，加入過量濃硫酸，E增重bg，則生成二氧化碳的質(zhì)量為bg，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則可求出mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量進(jìn)而求出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入干燥管，否則使測(cè)定結(jié)果偏高．

解答：解：（1）關(guān)閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后把最后導(dǎo)氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱證明裝置氣密性好，
故答案為：將導(dǎo)氣管插入水中，加熱燒瓶，導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升；
（2）往A中滴加足量的濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)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(yīng)，
故答案為：常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)；
（3）鐵和過量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；裝置B是檢驗(yàn)二氧化硫氣體存在的裝置，品紅試液變?yōu)闊o色，說明生成了二氧化硫，證明硫酸具有氧化性被還原為二氧化硫，
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；品紅溶液逐漸褪色；
（4）反應(yīng)一段時(shí)間后從A中產(chǎn)生氣體的速率仍然較快，除因反應(yīng)放熱溫度較高外，還可能的原因是鐵碳合金在溶液中形成原電池反應(yīng)，加快反應(yīng)速率，
故答案為：鐵碳合金在溶液中形成原電池反應(yīng)；
（5）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(shí)，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(zhì)量為bg，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量為

12b

44

=

3b

11

g，則含鐵的質(zhì)量為mg-

3b

11

g，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

11m-3b

11m

×100%；E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使b增大，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高；改進(jìn)的方法是增加一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入，
故答案為：

11m-3b

11m

×100%；偏高．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)方法，裝置的特征分析，流程反應(yīng)和試劑作用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．