Question

現(xiàn)有某鐵碳合金，某化學興趣小組為了測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)，并探究濃硫酸的還原產(chǎn)物，設(shè)計了如圖所示的實驗裝置和實驗方案（夾持儀器已省略），請你參與此項活動并回答相應(yīng)問題．

Ⅰ探究濃硫酸的某些性質(zhì)
（1）該裝置的鏈接順序a

 

（2）點燃酒精燈一段時間后，A中可觀察到明顯的現(xiàn)象．寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式

 

、

 

．
（3）反應(yīng)一段時間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因溫度較高，反應(yīng)放熱外，還可能的原因是

 

．
Ⅱ測定鐵的質(zhì)量分數(shù)
（4）待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下C并稱重．C增重b g．鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為

 

（寫表達式）．
（5）某同學認為上述方法較復(fù)雜，而且測出的數(shù)值可能偏大，其原因

 

．

Answer 1

考點：相對分子質(zhì)量的測定

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：根據(jù)題干中的信息和實驗裝置圖，結(jié)合實驗現(xiàn)象和實驗操作進行分析計算；明確實驗的目的是測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)；
（1）鐵碳合金樣品放入A中，再加入適量的濃硫酸加熱，濃硫酸具有強氧化性和鐵在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水；碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，二氧化硫具有漂白性，應(yīng)先檢驗二氧化硫，然后除去二氧化硫，干燥后，剩余二氧化碳被堿石灰吸收，通過堿石灰增重可求得二氧化碳的質(zhì)量，進而知道鐵碳合金中碳的質(zhì)量，進而求出碳的質(zhì)量分數(shù)，依次確定連接順序；
（2）鐵碳合金樣品放入A中，再加入適量的濃硫酸加熱，濃硫酸具有強氧化性和鐵在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸鐵和二氧化硫水；碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳二氧化硫水，依據(jù)書寫化學方程式的原則寫出；
（3）鐵碳在硫酸溶液中形成原電池能加快化學反應(yīng)速率；
（4）根據(jù)mg鐵碳合金，加入過量濃硫酸，氣體通過濃硫酸干燥后通入干燥管C，C中所裝試劑為堿石灰，可吸收CO₂；C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)量進而求出鐵的質(zhì)量分數(shù)，
（5）堿石灰增加的質(zhì)量可以確定反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，應(yīng)該保證全部生成的二氧化碳都被堿石灰吸收，否則產(chǎn)生實驗誤差．

解答： 解：（1）鐵碳合金樣品放入A中，再加入適量的濃硫酸加熱，濃硫酸具有強氧化性和鐵在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水；碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，二氧化硫具有漂白性，應(yīng)先檢驗二氧化硫，用品紅溶液，然后用過量高錳酸鉀除去二氧化硫，用濃硫酸干燥后，剩余二氧化碳被堿石灰吸收，故連接順序為：a h i c b f g d；故答案為：h i c b f g d；
（2）鐵碳合金樣品放入A中，再加入適量的濃硫酸加熱，濃硫酸具有強氧化性和鐵在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水；碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，依據(jù)書寫化學方程式的原則寫出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）鐵碳在酸溶液中符合原電池的組成條件，形成原電池反應(yīng)，原電池能加快化學反應(yīng)速率，故答案為：鐵、碳在酸溶液中形成原電池；
（4）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C裝置并稱重，C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=

bg

44g/mol

×12g/mol=

3b

11

g，則含鐵的質(zhì)量為mg-

3b

11

g，鐵的質(zhì)量分數(shù)=

m- 3b 11

m

×100%=

11m-3b

11m

×100%，

故答案為：

11m-3b

11m

×100%；
（5）反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置C中，則C增加的質(zhì)量偏小，所以碳的質(zhì)量會偏小，鐵的質(zhì)量分數(shù)會偏高，故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置C中，則C增加的質(zhì)量偏小，所以碳的質(zhì)量會偏小，鐵的質(zhì)量分數(shù)會偏高．

點評：本題以硫酸的性質(zhì)為載體考查，測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)以及濃硫酸的性質(zhì)及二氧化硫的還原性，側(cè)重于學生的分析能力、實驗?zāi)芰�和計算能力的考查，根�?jù)實驗?zāi)康暮驮�理分析實驗裝置圖的作用是解題關(guān)鍵，難度中等．