Question

【題目】為探究碳鐵合金與濃硫酸在酸性條件下反應(yīng)的部分產(chǎn)物并測(cè)定碳鐵合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某化學(xué)小組設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，并完成以下實(shí)驗(yàn)探究。

(1)往圓底燒瓶中加入m g鐵碳合金，并滴入過量濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是：①常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中 ；②常溫下，碳和濃硫酸不反應(yīng)。

(2)裝置B的作用是 。

(3)甲同學(xué)觀察到裝置C中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳。裝置A中能產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)方程式為 。

(4)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的結(jié)論是錯(cuò)誤的，他認(rèn)為為了確認(rèn)二氧化碳的存在，需在裝置B-C之間添加裝置M。裝置E、F中盛放的試劑分別是酸性高錳酸鉀、 。重新實(shí)驗(yàn)后觀察到裝置F中的現(xiàn)象是 。

(5)有些同學(xué)認(rèn)為合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用KMnO4溶液來測(cè)定。

(5Fe2++MnO4—+8H+==5Fe3++Mn2++4H2O)。

測(cè)定鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

I．往燒瓶A中加入過量的還原劑銅使溶液中的Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+，過濾，得到濾液B；

II．將濾液B稀釋為250 mL；

III．取稀釋液25.00 mL，用濃度為c mol·L—1的酸性KMnO4溶液滴定，三次滴定實(shí)驗(yàn)所需KMnO4溶液體積的平均值為V mL。

①步驟Ⅱ中，將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還必須要用到的是 ；

②滴定過程中 (填“需要”或“不需要”)加入指示劑

③鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

Answer 1

【答案】(1)鈍化(2)檢驗(yàn)二氧化硫

(3)C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O

(4)品紅；品紅不褪色

(5)①250mL容量瓶②不需要③112cV/5m

【解析】

試題分析：(1)在加熱條件下C和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，C和濃硫酸不反應(yīng)，所以在未點(diǎn)燃酒精燈前A、B均未產(chǎn)生現(xiàn)象；

(2)SO2能和有色物質(zhì)反應(yīng)生成無色物質(zhì)而具有漂白性，SO2能使品紅溶液褪色，所以B可以檢驗(yàn)SO2的存在；

(3)加熱條件下，C和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CO2、SO2和H2O，反應(yīng)方程式為C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O；

(4)SO2也能使澄清石灰水變渾濁，用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2之前要除去SO2，防止對(duì)CO2造成干擾，所以在B-C之間增加裝置酸性高錳酸鉀溶液或溴水和品紅溶液，酸性高錳酸鉀或溴水是吸收二氧化硫、品紅溶液是檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，如果二氧化硫完全被吸收，則F中溶液不褪色或無明顯現(xiàn)象；

(5)①配制該溶液還需要容量瓶250mL容量瓶；

②Fe2+和高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使溶液褪色，高錳酸鉀溶液有顏色、生成的錳離子無色，所以有明顯的顏色變化，所以不需要未加指示劑；

③設(shè)參加反應(yīng)的亞鐵離子的物質(zhì)的量為x，

根據(jù)5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O中5Fe2+---MnO4-，

5Fe2+---MnO4-

5mol 1mol

x 0.001cVmol

5mol：1mol=x：0.001cVmol

x==0.005cVmol，

則250mL濾液中n(Fe2+)=0.005cVmol×10=0.05cVmol，

根據(jù)Fe原子守恒得n(Fe)=(Fe2+)=0.05cVmol，

m(Fe)=0.05cVmol×56g/mol=2.8cVg

Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=112cV/5m。