Question

6．現(xiàn)有ag鐵碳合金，某化學(xué)興趣小組為了測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置和實驗方案（夾持儀器已省略），請回答相應(yīng)問題．

（1）未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是：常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)．
（2）點燃酒精燈一段時間后，A、B中可觀察到明顯的現(xiàn)象．寫出碳與濃硫酸加熱反應(yīng)的化學(xué)方程式C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（3）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?jǐn)?shù)為$\frac{11a-3b}{11a}$×100%（寫表達式）．能用該方法測定的實驗現(xiàn)象是C中紫色未褪盡．
（4）某同學(xué)認(rèn)為上述方法較復(fù)雜，使用圖2所示的裝置和其它常用實驗儀器測定某些數(shù)據(jù)即可．為了快速和準(zhǔn)確的計算出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最簡便的實驗操作是C（填寫代號）．
A． 用排水法測定H₂的體積
B． 反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌、干燥、稱量殘渣的質(zhì)量
C． 測定反應(yīng)前后裝置和藥品的總質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)；
（2）加熱條件下，F(xiàn)e、碳都與濃硫酸反應(yīng)，碳與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳與水；
（3）根據(jù)mg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mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量進而求出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，能用該方法測定的實驗現(xiàn)象是C中高錳酸鉀溶液紫色未褪去證明被完全吸收；
（4）因為鐵碳合金中的鐵可以與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，瓶總質(zhì)量的減少量即為氫氣的生成量．

解答 解：（1）常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)，沒有二氧化硫生成，故A、B均無明顯現(xiàn)象，
故答案為：常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)；
（2）加熱條件下，F(xiàn)e、碳都與濃硫酸反應(yīng)，碳與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳與水，反應(yīng)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（3）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)量為$\frac{bg}{44g/mol}$×12g/mol=$\frac{3b}{11}$g，則含鐵的質(zhì)量為ag-$\frac{3b}{11}$g，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{ag-\frac{3b}{11}g}{ag}$×100%=（1-$\frac{3b}{11a}$）×100%=$\frac{11a-3b}{11a}$×100%，能用該方法測定的前提是二氧化硫完全被BC吸收，所以實驗現(xiàn)象是C中紫色未褪盡，即說明二氧化硫已完全被吸收，
故答案為：$\frac{11a-3b}{11a}$×100%；C中紫色未褪盡；
（4）因為鐵碳合金中的鐵可以與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，瓶總質(zhì)量的減少量即為氫氣的生成量，而鐵的質(zhì)量可以通過釋放氫氣的質(zhì)量求出，進而計算鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；測定反應(yīng)前后裝置和藥品的總質(zhì)量是最簡便的實驗操作；用排水法測定H₂的體積增加實驗操作收集時易損耗氣體造成誤差；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌、稱量殘渣的質(zhì)量，需要過濾裝置、天平稱量等多部實驗操作，增加操作儀器和步驟會對實驗結(jié)果產(chǎn)生較多的誤差，所以只有C是最簡單的操作，
故答案為：C．

點評 本題考查濃硫酸的性質(zhì)及實驗，熟悉裝置及裝置中每部分的作用是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．