Question

（14分)為探究某鐵碳合金與濃硫酸在加熱條件下反應的部分產物并測定鐵碳合金中鐵元素的質量分數，某化學活動小組設計了下圖所示的實驗裝置，并完成以下實驗探究。

往圓底燒瓶中加入mg鐵碳合金，并滴入過量濃硫酸，點燃酒精燈。

（1）裝置B的作用是______________________________________。

（2）甲同學觀察到裝置C中有白色沉淀生成。他得出了使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳的結論。裝置A中能產生二氧化碳的化學方程式為_______________。

（3）乙同學認為甲同學的結論是錯誤的，他認為為了確認二氧化碳的存在，需在裝置B~C之間添加裝置M，裝置E、F中盛放的試劑分別是_____、__________。重新實驗后觀察到裝置F中的現象是__________。

（4）有些同學認為合金中鐵元素的質量分數可用KMnO4溶液來測定（5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O）。測定鐵元素質量分數的實驗步驟如下；

I．往燒瓶A中加入過量的還原劑銅粉使溶液中的Fe3＋完全轉化為Fe2+過濾，得到濾液B；

II．將濾液B稀釋為250 mL；

III．取稀釋液25．00 mL，用濃度為c mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定，三次滴定實驗所需KMnO4溶液體積的平均值為VmL。

①步驟II中，將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還必須要用到的是___________________。

②滴定過程中_______________(填“需要”或“不需要")加入指示劑。

③鐵碳合金中鐵元素的質最分數為_____________________________。

 

Answer 1

(除標明外，每空2分，共14分)（1）檢驗SO2的存在 （2）C＋2H2SO4(濃) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

（3）酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案) 品紅溶液 品紅溶液不褪色或無明顯現象

（4）①250 mL容量瓶(1分) ②不需要(1分) ③×100%

【解析】

試題分析：（1）濃硫酸的還原產物是SO2，而SO2能使品紅溶液褪色，所以裝置B的作用是檢驗SO2的存在；

（2）在加熱的條件下碳與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應生成CO2、SO2和水，方程式為C＋2H2SO4(濃) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；

（3）由于反應中產生的SO2也能使澄清石灰水變渾濁，所以在通入澄清石灰水之前要除去SO2，可以利用酸性高錳酸鉀溶液。為了保證完全除去，還需要再次通入品紅溶液以經驗是否除盡，即裝置E、F中盛放的試劑分別是酸性KMnO4溶液或溴水、品紅溶液。當品紅溶液不褪色或無明顯現象時可以證明SO2已經除盡。

（4）①將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還必須要用到的是250ml容量瓶；

②由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，所以滴定過程中不需要加入指示劑；

③根據方程式5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O可知25ml溶液中亞鐵離子的物質的量是5×0．001cVmol，則原溶液中亞鐵離子的物質的量是5×0．001cVmol×10＝0．05cVmol。所以根據原子守恒可知鐵碳合金中鐵元素的質量是0．05cVmol×56g/mol＝2．8cVg，所以鐵的質最分數為×100%。

考點：考查濃硫酸的性質、氣體的檢驗以及元素含量測定與計算等