Question

現(xiàn)有某鐵炭合金，某化學(xué)興趣小組為了測(cè)定鐵炭合金中鐵的質(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(wèn)題．（由實(shí)驗(yàn)裝置引起的實(shí)驗(yàn)誤差忽略不計(jì)）．

Ⅰ．探究濃硫酸的某些性質(zhì)：
（1）稱量E的質(zhì)量；按照?qǐng)D示連接裝置，并檢查裝置的氣密性．
（2）將mg鐵炭合金樣品放入A中，再加入足量的濃硫酸．未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B中均無(wú)明顯現(xiàn)象，其原因是

常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化；常溫下，碳不與濃硫酸反應(yīng)

．
點(diǎn)燃酒精燈一段時(shí)間后，B中（所裝試劑為品紅溶液）可觀察到的明顯現(xiàn)象是

品紅溶液褪色

、

品紅溶液褪色

．
C中（所裝試劑為足量酸性KMnO₄溶液）發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄

．D中盛放的試劑是

濃硫酸

．
（3）反應(yīng)一段時(shí)間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因反應(yīng)溫度較高外，還有一種可能的原因是

鐵碳在酸溶液中形成原電池

．
Ⅱ．測(cè)定鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
（4）待A中不再逸出氣體時(shí)（此時(shí)A中無(wú)固體剩余），停止加熱，拆下E（所裝試劑為足量堿石灰）并稱重，E增重bg，則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

11m-3b

11m

×100%

、

m- 3 11 b

m

×100%

（寫(xiě)表達(dá)式，裝置中殘留的氣體忽略不計(jì)）．某同學(xué)認(rèn)為：依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出的合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能會(huì)偏低，你認(rèn)為可能的原因是

空氣中CO₂、H₂O進(jìn)入E管使b增大

．
（5）經(jīng)過(guò)大家的討論，決定采用下圖裝置（干燥管中試劑為無(wú)水氯化鈣，錐形瓶中為mg鐵炭合金和足量稀硫酸．）和其他常用實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)定某些數(shù)據(jù)即可．為了快速測(cè)算出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)操作是

③

、

③

（填寫(xiě)代號(hào)）．
①用排水法測(cè)定H₂的體積
②反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量殘?jiān)�的質(zhì)量
③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)；二氧化硫能使品紅溶液褪色能使酸性KMnO₄溶液褪色；濃硫酸作干燥劑；
（3）原電池能加快化學(xué)反應(yīng)速率；
（4）根據(jù)mg鐵碳合金，加入過(guò)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(jìn)而求出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使b增大；
（5）因?yàn)殍F炭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(wú)明顯現(xiàn)象，二氧化硫能使品紅溶液褪色能使酸性KMnO₄溶液褪色，濃硫酸作干燥劑．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)；品紅溶液褪色；品紅溶液褪色；5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄ ；濃硫酸；
（3）鐵碳在酸溶液中形成原電池，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；
（4）稱取mg鐵碳合金，加入過(guò)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)量為

12b

44

=

3b

11

g，則含鐵的質(zhì)量為mg-

3b

11

g，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

11m-3b

11m

×100%（或

m- 3 11 b

m

×100%），E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使b增大，
故答案為：

11m-3b

11m

×100%（或

m- 3 11 b

m

×100%），空氣中CO₂、H₂O進(jìn)入E管使b增大；
（5）因?yàn)殍F炭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(guò)釋放氫氣的質(zhì)量求出，
故答案為：③．

點(diǎn)評(píng)：本題考查濃硫酸的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)，熟悉裝置及裝置中每部分的作用是解答本題的關(guān)鍵，難度適中．