Question

1．某�；瘜W(xué)興趣小組設(shè)計了圖示實驗裝置（圖中省略了夾持儀器）來測定某鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)．

（1）m克鐵碳合金中加入過量濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是：①常溫下碳與濃硫酸不反應(yīng)；②常溫下Fe遇濃硫酸發(fā)生鈍化．
（2）寫出加熱時A中碳與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（3）B中的現(xiàn)象是：品紅溶液褪色；C的作用是：除盡反應(yīng)產(chǎn)物中的SO₂氣體．
（4）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：$\frac{11m-3b}{11m}$×100%（寫化簡后的表達式）．

Answer 1

分析 由裝置圖可知，該實驗原理：通過測定干燥管E的質(zhì)量增重確定二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計算鐵碳合金中碳的質(zhì)量，進而計算鐵的質(zhì)量，再計算合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)．故二氧化硫會影響二氧化碳的測定，進入干燥管E的氣體應(yīng)除去二氧化硫、且干燥．裝置A：碳和濃硫酸反應(yīng)，裝置B：檢驗二氧化硫，裝置C：除去二氧化硫，裝置D：干燥二氧化碳，裝置E：吸收二氧化碳．
（1）常溫下碳與濃硫酸不反應(yīng)，鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（2）碳與濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化硫、二氧化碳、水；
（3）A中生成的氣體含有CO₂、SO₂，SO₂具有漂白性，能使品紅溶液褪色；
二氧化硫存在會影響二氧化碳的質(zhì)量測定，C裝置的作用為除盡反應(yīng)產(chǎn)物中的SO₂氣體；
（4）E增重b g為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒計算合金中碳元素的質(zhì)量，合金的質(zhì)量減去碳元素質(zhì)量等于鐵的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)定義計算．

解答 解：裝置A：碳和濃硫酸反應(yīng)，裝置B：檢驗二氧化硫，裝置C：除去二氧化硫，裝置D：干燥二氧化碳，裝置E：吸收二氧化碳．
（1）常溫下，鐵與濃硫酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物保護膜，阻止內(nèi)金屬繼續(xù)與濃硫酸反應(yīng)，發(fā)生鈍化現(xiàn)象，
故答案為：常溫下Fe遇濃硫酸發(fā)生鈍化；
（2）碳與濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化硫、二氧化碳、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）A中生成的氣體含有CO₂、2SO₂，SO₂具有漂白性，能使品紅溶液褪色；C裝置的作用為除盡反應(yīng)產(chǎn)物中的SO₂氣體，防止影響二氧化碳的質(zhì)量測定，
故答案為：品紅溶液褪色；除盡反應(yīng)產(chǎn)物中的SO₂氣體；
（4）E增重bg為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知合金中碳元素的質(zhì)量為 $\frac{12}{44}$bg，合金中鐵的質(zhì)量為mg-$\frac{12}{44}$bg=（m-$\frac{3}{11}$b）g，故鐵的質(zhì)量分數(shù) $\frac{m-\frac{3}{11}b}{m}$×100%=$\frac{11m-3b}{11m}$×100%，
故答案為：$\frac{11m-3b}{11m}$×100%．

點評 本題考查鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)實驗、化學(xué)計算等，清楚實驗原理、掌握碳、硫、鐵及其化合物性質(zhì)是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．