Question

2．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了圖示實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)．

（1）m g鐵碳合金中加入過量濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是常溫下碳與濃硫酸不反應(yīng)、常溫下Fe遇濃硫酸發(fā)生鈍化．
（2）A中鐵與濃硫酸在加熱時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+6H₂SO₄ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．
（3）待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下裝置E并稱重，裝置E增重n g．則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{11m-3n}{11m}$×100%（用含m、n的表達(dá)式表示）．
（4）甲同學(xué)認(rèn)為利用此裝置測得鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能偏小，請(qǐng)寫出其可能原因：裝置E可吸收空氣中的CO₂和水蒸氣，導(dǎo)致E質(zhì)量增重偏大．乙同學(xué)認(rèn)為利用此裝置測得鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能偏大，請(qǐng)寫出其可能原因：裝置內(nèi)殘留CO₂未被E吸收，導(dǎo)致E質(zhì)量增重偏�。�

Answer 1

分析 由裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)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(jì)算鐵碳合金中碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵的質(zhì)量，再計(jì)算合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．故二氧化硫會(huì)影響二氧化碳的測定，進(jìn)入干燥管E的氣體應(yīng)除去二氧化硫、且干燥．
（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）鐵與濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化硫、硫酸鐵、水；
（3）E增重ng為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒計(jì)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?jǐn)?shù)定義計(jì)算；
（4）裝置E可吸收空氣中的CO₂和水蒸氣，導(dǎo)致E質(zhì)量增重；裝置內(nèi)殘留部分二氧化碳，未能被裝置E完全吸收，導(dǎo)致測量的二氧化碳的質(zhì)量偏小，即合金中碳元素的質(zhì)量偏�。�

解答 解：由裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)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(jì)算鐵碳合金中碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵的質(zhì)量，再計(jì)算合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．故二氧化硫會(huì)影響二氧化碳的測定，進(jìn)入干燥管E的氣體應(yīng)除去二氧化硫、且干燥．
（1）常溫下，鐵與濃硫酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物保護(hù)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：常溫下碳與濃硫酸不反應(yīng)，常溫下Fe遇濃硫酸發(fā)生鈍化；
（2）鐵與濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化硫、硫酸鐵、水，反應(yīng)方程式為2Fe+6H₂SO₄ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，
故答案為：2Fe+6H₂SO₄ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（3）E增重n g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 $\frac{12}{44}$ng，合金中鐵的質(zhì)量為mg-$\frac{12}{44}$ng=（m-$\frac{3}{11}$n）g，故鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù) $\frac{m-\frac{3}{11}n}{m}$×100%=$\frac{11m-3n}{11m}$×100%，
故答案為：$\frac{11m-3n}{11m}$×100%；
（4）甲同學(xué)認(rèn)為利用此裝置測得鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能偏小，裝置E可吸收空氣中的CO₂和水蒸氣，導(dǎo)致E質(zhì)量增重偏大；
乙同學(xué)認(rèn)為利用此裝置測得鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能偏大，裝置內(nèi)殘留部分二氧化碳，未能被裝置E完全吸收，導(dǎo)致測量的二氧化碳的質(zhì)量偏小，即合金中碳元素的質(zhì)量偏小，鐵元素的質(zhì)量增大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，
故答案為：裝置E可吸收空氣中的CO₂和水蒸氣，導(dǎo)致E質(zhì)量增重偏大；裝置內(nèi)殘留CO₂未被E吸收，導(dǎo)致E質(zhì)量增重偏小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、對(duì)實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)、元素化合物性質(zhì)、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．