Question

某校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問題．Ⅰ探究濃硫酸的某些性質(zhì)
（1）按圖示的連接裝置，檢查裝置的氣密性，稱量E的質(zhì)量．
（2）將m g鐵碳合金樣品放入A中，再加入適量的濃硫酸．儀器A的名稱為

 

．
未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是：

 

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

 

、

 

．B中的現(xiàn)象是

 

，由此可知濃硫酸具有

 

性．
（4）反應一段時間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因溫度較高，反應放熱外，還可能的原因是

 

．
Ⅱ測定鐵的質(zhì)量分數(shù)
（5）裝置C的作用

 

；D的作用

 

；待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下E并稱重．E增重bg．則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為

 

（用含m、b的表達式表示）；整個實驗裝置是否需要改進，若需要，如何改進？并簡述理由

 

（若不需改進可不回答）

Answer 1

考點：濃硫酸的性質(zhì)實驗

專題：氧族元素

分析：（2）儀器A為蒸餾燒瓶；常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中發(fā)生鈍化，碳不與濃硫酸反應；
（3）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生成硫酸鐵和二氧化硫水；碳和濃硫酸加熱反應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；B中品紅的紅色褪去是利用了二氧化硫的漂白性；通過現(xiàn)象證明濃硫酸生成了二氧化硫，表現(xiàn)了強氧化性；
（4）鐵、碳在硫酸溶液中形成原電池，能加快化學反應速率；
（5）二氧化硫具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為硫酸根離子，裝置C的作用是除去二氧化硫；D的作用是除去水蒸氣，干燥二氧化碳；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E，E中所裝試劑為堿石灰，可吸收CO₂；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)量進而求出鐵的質(zhì)量分數(shù)；
（6）根據(jù)空氣中的二氧化碳和水蒸氣也會進入E裝置．

解答： 解：（2）儀器A為蒸餾燒瓶；常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中發(fā)生鈍化，碳不與濃硫酸反應，沒有二氧化硫生成，故A、B均無明顯現(xiàn)象，
故答案為：蒸餾燒瓶；常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中發(fā)生鈍化，碳不與濃硫酸反應；
（3）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生成硫酸鐵和二氧化硫水；碳和濃硫酸加熱反應生成二氧化碳二氧化硫水，方程式分別為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O或C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；B中品紅的紅色褪去是利用了二氧化硫的漂白性；通過現(xiàn)象證明濃硫酸生成了二氧化硫，表現(xiàn)了強氧化性，
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；品紅溶液逐漸褪色；強氧化；
（4）鐵、碳在酸溶液中符合原電池的組成條件，形成原電池反應，能加快化學反應速率；
故答案為：鐵、碳在酸溶液中形成原電池；
（5）裝置C的作用是除去二氧化硫；D的作用是除去水蒸氣，干燥二氧化碳；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=

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

a

×100%=

11m-3b

11m

×100%；
故答案為：除去二氧化硫；干燥二氧化碳；

11m-3b

11m

×100%；
（6）空氣中的二氧化碳和水蒸氣也會進入E裝置，所以在E裝置后再接一個盛有堿石灰的干燥管；
故答案為：在E裝置后再接一個盛有堿石灰的干燥管，以空氣中的二氧化碳和水蒸氣也會進入E裝置．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗，裝置分析，流程反應和試劑作用是解題關鍵，題目難度中等，熟悉裝置及裝置中每部分的作用是解答本題的關鍵．