Question

（2012?信陽二模）某�；瘜W(xué)興趣小組為了測(cè)定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方案（夾持儀器已省略），請(qǐng)你參與此項(xiàng)活動(dòng)并回答相應(yīng)問題．
Ⅰ、探究濃硫酸的某些性質(zhì)
（1）按圖1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．未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B容器中均無明顯現(xiàn)象，其原因是：

常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)

．
（3）點(diǎn)燃酒精燈一段時(shí)間后，A、B中可觀察到明顯的現(xiàn)象．寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O

、

C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

．
（4）反應(yīng)一段時(shí)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

鐵、碳在酸溶液中形成原電池

．
Ⅱ、測(cè)定鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（5）待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下E并稱重．E增重b g．則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

11m-3b

11m

×100%

（用含m、b的表達(dá)式表示）．
（6）甲同學(xué)認(rèn)為，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能會(huì)偏低，原因是空氣中CO₂、H₂O進(jìn)入E管使b增大．你認(rèn)為改進(jìn)的方法是

E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管

．
（7）乙同學(xué)認(rèn)為，即使甲同學(xué)認(rèn)為的偏差得到改進(jìn)，依據(jù)此實(shí)測(cè)得合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可能會(huì)偏高．你認(rèn)為其中的原因是

反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導(dǎo)致b偏低

．
（8）某同學(xué)認(rèn)為上述方法較復(fù)雜，使用下圖所示的裝置和其他常用實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)定某些數(shù)據(jù)即可．為了快速準(zhǔn)確的計(jì)算出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)操作是

C

（填寫代號(hào)）．
A．用排水法測(cè)定H₂的體積
B．反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌、干燥、稱量殘?jiān)�的質(zhì)量
C．測(cè)定反應(yīng)前后裝置和藥品的總質(zhì)量．

Answer 1

分析：（2）常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)；
（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(qiáng)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，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）鐵碳在硫酸溶液中形成原電池能加快化學(xué)反應(yīng)速率；
（5）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(jìn)而求出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入干燥管；
（7）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收；
（8）因?yàn)殍F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：（2）常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)，故無明顯現(xiàn)象，
故答案為：常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)；
（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(qiáng)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，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳二氧化硫水，反應(yīng)的寫化學(xué)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（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(yīng)，原電池能加快化學(xué)反應(yīng)速率，
故答案為：鐵、碳在酸溶液中形成原電池；
（5）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(shí)，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?jǐn)?shù)=

mg- 3b 11 g

m

×100%=

11m-3b

11m

×100%，
故答案為：

11m-3b

11m

×100%；
（6）E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使b增大，改進(jìn)的方法是增加一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入；
故答案為：E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管；
（7）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低，
故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導(dǎo)致b偏低；
（8）因?yàn)殍F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(jìn)而計(jì)算鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；測(cè)定反應(yīng)前后裝置和藥品的總質(zhì)量是最簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)操作；用排水法測(cè)定H₂的體積增加實(shí)驗(yàn)操作收集時(shí)易損耗氣體造成誤差；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌、稱量殘?jiān)�的質(zhì)量，需要過濾裝置、天平稱量等多部實(shí)驗(yàn)操作，增加操作儀器和步驟會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較多的誤差，所以只有C是最簡(jiǎn)單的操作，
故選C．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)方法，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，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力．