Question

13．現(xiàn)有某鐵碳合金（鐵和碳兩種單質(zhì)的混合物），某化學興趣小組為了測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設計了如圖所示的實驗裝置（夾持儀器已省略）和實驗方案進行實驗探究．

（1）A中鐵與濃硫酸發(fā)生反應的化學方程式是2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，反應中濃硫酸表現(xiàn)出的性質(zhì)是酸性和氧化性．
（2）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(chǎn)生，停止加熱后導管，產(chǎn)生一段水柱，則證明裝置的氣密性良好．
（3）裝置C的作用除去CO₂中的SO₂．
（4）稱量E的質(zhì)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(zhì)量分數(shù)為$\frac{11a-3b}{11a}$×100%（寫表達式）．
（5）甲同學認為，依據(jù)此實驗測得的數(shù)據(jù)，計算合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)會偏低，原因是空氣中CO₂、H₂O進入E管使b增大．你認為改進的方法是E裝置后再連接一個盛堿石灰的干燥管．
（6）乙同學認為，即使甲同學認為的偏差得到改進，依據(jù)此實驗測得合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)還會偏高．你認為其中的原因是反應產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導致b偏低．

Answer 1

分析 （1）鐵和濃硫酸加熱反應生成硫酸鐵、二氧化硫和水，根據(jù)硫的化合價的變化情況判斷硫酸的作用；
（2）依據(jù)裝置中的壓強變化恒容液面變化分析檢驗，最后導氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱；
（3）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強氧化性吸收二氧化硫；
（4）根據(jù)ag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ag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）E裝置后再連接一個盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入干燥管；
（6）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收．

解答 解：（1）鐵和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）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，在該反應中部分硫元素從+6價降為+4價，同時生成硫酸鐵，所以硫酸表現(xiàn)出的性質(zhì)是酸性和氧化性；
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；酸性和氧化性；
（2）關閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導管，然后把最后導氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱證明裝置氣密性好；
故答案為：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(chǎn)生，停止加熱后導管，產(chǎn)生一段水柱；
（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 ；
故答案為：除去CO₂中的SO₂；
（4）稱取ag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(zhì)量為bg，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則ag鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量為$\frac{12b}{44}$=$\frac{3b}{11}$g，則含鐵的質(zhì)量為ag-$\frac{3b}{11}$g，鐵的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{11a-3b}{11a}$×100%；
故答案為：$\frac{11a-3b}{11a}$×100%；
（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；
故答案為：E裝置后再連接一個盛堿石灰的干燥管；
（6）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收會導致測定結果偏低，
故答案為：反應產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導致b偏低．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)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．