Question

現(xiàn)有鐵、碳兩種元素組成的合金，某實驗小組為了研究該合金的性質并測定該合金中碳的質量分數(shù)，設計了如下實驗裝置和實驗方案．
Ⅰ．探究該合金的某些性質
（1）取ag合金粉末放入蒸餾燒瓶中，并加入足量濃H₂SO₄，A、B中均無明顯現(xiàn)象，原因是

 

．
（2）點燃酒精燈一段時間后，A中劇烈反應，請寫出A中反應的化學方程式

 

、

 

．
（3）反應一段時間后，B中的現(xiàn)象為

 

．
Ⅱ．測定樣品中碳的質量分數(shù)
（4）裝置C的作用

 

，裝置D的作用

 

．
（5）反應結束后，若U形管E增重mg，則合金中碳的質量分數(shù)為

 

（用含m和a的式子表示）．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,濃硫酸的性質

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）常溫下鐵在濃硫酸中鈍化；
（2）鐵、碳與濃硫酸在加熱條件下才能反應；
（3）二氧化硫具有漂白性，在盛有品紅溶液的B試管中，通入二氧化硫，溶液褪色；
（4）裝置C盛有高錳酸鉀溶液，可以吸收二氧化硫氣體，裝置D中濃硫酸是吸收其他中的水蒸氣，干燥氣體；
（5）堿石灰增加的質量可以確定反應中產(chǎn)生的二氧化碳的質量，根據(jù)實驗原理結合元素守恒來計算；

解答： 解：鐵和碳單質均可以和濃硫酸反應生成二氧化碳、二氧化硫，二氧化硫的檢驗可以用品紅，吸收可以用高猛酸鉀，將產(chǎn)生的二氧化碳用濃硫酸干燥，通入堿石灰，根據(jù)堿石灰增加的質量可以確定二氧化碳的質量，根據(jù)C元素守恒，可以計算碳單質的質量，進而計算碳的質量分數(shù)；
（1）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(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；
故答案為：常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應；
（2）點燃酒精燈一段時間后，A中劇烈反應，F(xiàn)e、C都與濃硫酸反應，化學方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O、C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O、C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（3）二氧化硫具有漂白性，在盛有品紅溶液的B試管中，通入二氧化硫，溶液褪色；
故答案為：品紅溶液紅色褪去；
（4）裝置C盛有高錳酸鉀溶液，可以吸收二氧化硫氣體，裝置D中濃硫酸是吸收其他中的水蒸氣，干燥氣體；
故答案為：除去二氧化硫，除去水蒸氣；
（5）堿石灰增加的質量可以確定反應中產(chǎn)生的二氧化碳的質量，E增重m g，即生成二氧化碳的質量是mg，根據(jù)碳元素守恒，所以混合物中含有碳單質的物質的量是

mg

44g/mol

mol，所以鐵碳合金中碳的質量分數(shù)為

12m

44a

×100%=

3m

11a

×100%；
故答案為：

3m

11a

×100%；

點評：本題考查了物質性質的探究實驗方法，裝置的特征分析，流程反應和試劑作用是解題關鍵，題目難度中等．