Question

現(xiàn)有一塊鐵碳合金，某化學(xué)興趣小組為了測(cè)定合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持儀器已省略），請(qǐng)你參與此項(xiàng)活動(dòng)并回答相應(yīng)的問(wèn)題．

（1）以下有關(guān)合金的說(shuō)法，正確的是

 

（填寫(xiě)字母）
A．鐵碳合金的熔點(diǎn)高于純鐵和碳
B．鐵碳合金的熔點(diǎn)介于純鐵和碳之間
C．鐵碳合金的硬度大于純鐵
D．其他條件相同時(shí)，鐵碳合金的耐腐蝕性強(qiáng)于純鐵
（2）按圖示連接好裝置，加入藥品前，必需進(jìn)行的操作是

 

．稱(chēng)量F的質(zhì)量，將m g合金樣品放入A中，再通過(guò)B加入過(guò)量的濃硫酸．寫(xiě)出下列儀器的名稱(chēng)：A

 

，B

 

．
（3）未點(diǎn)燃酒精燈前，A中無(wú)明顯現(xiàn)象，其原因是：

 

．
（4）點(diǎn)燃酒精燈，反應(yīng)一段時(shí)間后，C、D中可觀察到明顯的現(xiàn)象．寫(xiě)出合金樣品在A中反應(yīng)的化學(xué)方程式（任寫(xiě)一個(gè)）

 

．
（5）C中的現(xiàn)象是

 

，D中足量酸性KMnO₄ 溶液的作用是

 

，由此可知濃硫酸具有

 

性．
（6）反應(yīng)一段時(shí)間，待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，恢復(fù)到室溫后，拆下F稱(chēng)重，F(xiàn)增重b g．則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（寫(xiě)表達(dá)式）

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）依據(jù)合金的性質(zhì)分析，合金的熔點(diǎn)低于各成分，硬度大于各成分，含有碳的鐵合金在潮濕空氣中易形成原電池反應(yīng)，鐵做負(fù)極被腐蝕；
（2）按圖示連接好裝置，加入藥品前，必需進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性；結(jié)合裝置圖中儀器作用和圖象寫(xiě)出儀器的名稱(chēng)；
（3）常溫下鐵在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才能反應(yīng)；
（4）鐵和過(guò)量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫、和水；
（5）裝置C是檢驗(yàn)二氧化硫氣體存在的裝置，品紅試液變?yōu)闊o(wú)色；裝置D是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫；
（6）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)；

解答： 解：（1）依據(jù)合金的性質(zhì)分析，合金的熔點(diǎn)低于各成分，硬度大于各成分，含有碳的鐵合金在潮濕空氣中易形成原電池反應(yīng)，鐵做負(fù)極被腐蝕；
A．鐵碳合金的熔點(diǎn)低于純鐵和碳，故A錯(cuò)誤；
B．鐵碳合金的熔點(diǎn)低于純鐵和碳，故B錯(cuò)誤；
C．鐵碳合金的硬度大于純鐵，故C正確；
D．其他條件相同時(shí)，含有碳的鐵合金在潮濕空氣中易形成原電池反應(yīng)，鐵做負(fù)極被腐蝕；鐵碳合金的耐腐蝕性弱于純鐵，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C．
（2）關(guān)閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后把最后導(dǎo)氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱證明裝置氣密性好，按圖示連接好裝置，加入藥品前，必需進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性，A為蒸餾燒瓶，B為分液漏斗；
故答案為：檢驗(yàn)裝置氣密性；蒸餾燒瓶，分液漏斗；
（3）往A中滴加足量的濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B均無(wú)明顯現(xiàn)象，常溫下鐵在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才能反應(yīng)，
故答案為：常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)；
（4）鐵和過(guò)量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
故答案為：鐵和過(guò)量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（5）裝置C是檢驗(yàn)二氧化硫氣體存在的裝置，品紅試液變?yōu)闊o(wú)色，說(shuō)明生成了二氧化硫，證明硫酸具有氧化性被還原為二氧化硫，裝置D是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫；反應(yīng)產(chǎn)物生成二氧化硫氣體說(shuō)明濃硫酸具有強(qiáng)氧化性；
故答案為：品紅溶液逐漸褪色；吸收二氧化硫防止其被堿石灰吸收，影響測(cè)定結(jié)果；強(qiáng)氧化性；
（6）稱(chēng)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F裝置并稱(chēng)重，F(xiàn)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

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%；故答案為：

11m-3b

11m

×100%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)方法，裝置的特征分析，流程反應(yīng)和試劑作用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．