Question

為探究某鐵碳合金與濃硫酸在加熱條件下的反應的部分產物并測定鐵碳合金中鐵元素的質量分數，某化學活動小組設計了如圖所示的實驗裝置，并完成以下實驗探究．

（1）往圓底燒瓶中加入m g鐵碳合金，并滴入過量濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，其原因是：①常溫下，Fe在濃硫酸中鈍化；②

 

．
（2）反應一段時間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因反應溫度較高外，還可能的原因是

 

．
（3）裝置B的作用是

 

．
（4）甲同學觀察到裝置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中能產生二氧化碳的化學方程式為

 

．
（5）乙同學認為甲同學的結論是錯誤的，他認為為了確認二氧化碳的存在，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

 

、

 

．重新實驗后觀察到裝置F中的現象是

 

．
（6）有些同學認為合金中鐵元素的質量分數可用KMnO₄溶液來測定．
（5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe₃++Mn²⁺+4H₂O）．
測定鐵元素質量分數的實驗步驟如下：
Ⅰ．往燒瓶A中加入過量的還原劑使溶液中的Fe³⁺ 完全轉化為Fe²⁺，過濾，得到濾液B；
Ⅱ．將濾液B稀釋為250mL；
Ⅲ．取稀釋液25.00mL，用濃度為c mol?^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定實驗所需KMnO₄溶液體積的平均值為V mL．
①步驟Ⅱ中，將濾液B稀釋為250mL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丙同學設計了下列滴定方式（夾持儀器省略），最合理的是

 

．（填字母序號）

③滴定過程中

 

（填“需要”或“不需要”）加入指示劑，如需要，應加入的指示劑是

 

．
④鐵碳合金中鐵元素的質量分數為

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：

分析：（1）合金中碳性質不活潑，在常溫下與濃硫酸不發(fā)生反應；
（2）反應一段時間后，根據可以加快反應速率的方法來分析；
（3）裝置B中品紅溶液用于檢驗反應產物SO₂；
（4）碳與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應，化學方程式為C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）因為SO₂也能使澄清石灰水變渾濁，所以甲同學結論錯誤，為了確認二氧化碳存在，必須排出SO₂的干擾以此分析；
（6）①稀釋或配制一定體積溶液必須使用相應規(guī)格的容量瓶；
②酸性KMnO₄溶液和酸性稀釋液應使用酸式滴定管；
③酸性KMnO₄溶液本身為紫紅色，當滴入最后一滴半分鐘內不褪色，即為終點，因此不需另用指示劑；
④由滴定原理n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-）進行計算；

解答： 解：（1）合金中碳性質不活潑，在常溫下與濃硫酸不發(fā)生反應；故答案為：常溫下碳與濃硫酸不反應；
（2）反應一段時間后，濃硫酸變成稀硫酸，鐵、碳和稀硫酸發(fā)生原電池反應；故答案為：鐵碳在酸溶液中形成原電池；
（3）裝置B中品紅溶液用于檢驗反應產物SO₂；故答案為：檢驗SO₂的存在；
（4）碳與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應，化學方程式為C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）因為SO₂也能使澄清石灰水變渾濁，所以甲同學結論錯誤，為了確認二氧化碳存在，必須排出SO₂的干擾，E中盛放酸性高錳酸鉀溶液，F中盛放品紅溶液，品紅溶液紅色不褪色，證明SO₂已不存在；故答案為：酸性KMnO4溶液；品紅溶液；品紅溶液不褪色；
（6）①稀釋或配制一定體積溶液必須使用相應規(guī)格的容量瓶，故答案為：250mL容量瓶；
②酸性KMnO₄溶液和酸性稀釋液應使用酸式滴定管，則a、c均錯誤，b正確，故選：b；
③酸性KMnO₄溶液本身為紫紅色，當滴入最后一滴半分鐘內不褪色，即為終點，因此不需另用指示劑，故答案為：不需要；
④由滴定原理n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-），合金中鐵的質量分數為w（Fe）=

5cV×10-3× 250 25 ×56

m

×100%=

2.8cV

m

×100%，故答案為：

2.8cV

m

×100%．

點評：本題考查物質組成含量測定、濃硫酸的性質及實驗，熟悉裝置及裝置中每部分的作用是解答本題的關鍵，難度適中．