Question

某化學興趣小組設計了圖示實驗裝置（圖中省略了夾持儀器）來測定某鐵碳合金中鐵的質量分數(shù)．

（1）m g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；②______．
（2）寫出加熱時A中碳與濃硫酸發(fā)生反應的化學方程式______．
（3）B中的現(xiàn)象是：______；C的作用是：______．
（4）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．則鐵碳合金中鐵的質量分數(shù)為______ （寫表達式）．
（5）甲同學認為利用此裝置測得鐵的質量分數(shù)偏大，請你寫出可能的原因：______．
（6）本套裝置在設計上存在缺陷，其中導致測得鐵的質量分數(shù)偏低的是（答一條即可）______．

Answer 1

解：由裝置圖可知，該實驗原理：通過測定干燥管E的質量增重確定二氧化碳的質量，根據(jù)二氧化碳的質量計算鐵碳合金中碳的質量，進而計算鐵的質量，再計算合金中鐵的質量分數(shù)．故二氧化硫會影響二氧化碳的測定，進入干燥管E的氣體應除去二氧化硫、且干燥．
（1）常溫下，鐵與濃硫酸反應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，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，反應方程式為C+2H₂SO₄（濃）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）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產(chǎn)物中的SO₂氣體，防止影響二氧化碳的質量測定，
故答案為：品紅溶液褪色；除盡反應產(chǎn)物中的SO₂氣體；
（4）E增重b g為二氧化碳的質量，根據(jù)碳元素守恒可知合金中碳元素的質量為bg，合金中鐵的質量為mg-bg=（m-b）g，故鐵的質量分數(shù)=，
故答案為：；
（5）裝置內(nèi)殘留部分二氧化碳，未能被裝置E完全吸收，導致測量的二氧化碳的質量偏小，即合金中碳元素的質量偏小，鐵元素的質量增大，質量分數(shù)增大，
故答案為：裝置內(nèi)的CO₂難以趕盡，導致E質量增重偏��；
（6）由裝置圖可知，SO₂不一定能全部被品紅KMnO₄除去，E中堿石灰會吸收空氣中的CO₂、H₂O等，
故答案為：SO₂不一定能全部被品紅KMnO₄除去或E中堿石灰會吸收空氣中的CO₂、H₂O等．
分析：由裝置圖可知，該實驗原理：通過測定干燥管E的質量增重確定二氧化碳的質量，根據(jù)二氧化碳的質量計算鐵碳合金中碳的質量，進而計算鐵的質量，再計算合金中鐵的質量分數(shù)．故二氧化硫會影響二氧化碳的測定，進入干燥管E的氣體應除去二氧化硫、且干燥．
（1）常溫下碳與濃硫酸不反應，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、2SO₂，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量測定，C裝置的作用為除盡反應產(chǎn)物中的SO₂氣體；
（4）E增重b g為二氧化碳的質量，根據(jù)碳元素守恒計算合金中碳元素的質量，合金的質量減去碳元素質量等于鐵的質量，再根據(jù)質量分數(shù)定義計算；
（5）裝置內(nèi)殘留部分二氧化碳，未能被裝置E完全吸收，導致測量的二氧化碳的質量偏小，即合金中碳元素的質量偏��；
（6）由裝置圖可知，SO₂不一定能全部被品紅KMnO₄除去，E中堿石灰會吸收空氣中的CO₂、H₂O等．
點評：本題考查學生對實驗原理的理解、對實驗方案與實驗裝置的評價、元素化合物性質、化學計算等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．