Question

現(xiàn)有某鐵碳合金（鐵和碳兩種單質(zhì)的混合物），某化學(xué)興趣小組為了測(cè)定鐵碳合金中鐵的質(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（夾持儀器已省略）和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．

（1）裝置A的名稱：

 

；檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，在F裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后

 

，則證明裝置的氣密性良好．
（2）往A中滴足量濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B均無(wú)明顯現(xiàn)象，其原因是：

 

．
（3）裝置C的現(xiàn)象

 

；C發(fā)生反應(yīng)后生成兩種硫酸鹽，寫出C中的化學(xué)方程式

 

．
（4）裝置F的作用

 

．稱量E的質(zhì)量，并將a g鐵碳合金樣品放入裝置A中，再加入足量的濃硫酸，待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下E并稱重，E增重b g．鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（寫表達(dá)式）．
（5）某同學(xué)認(rèn)為，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)有問(wèn)題，因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，請(qǐng)問(wèn)該同學(xué)的觀點(diǎn)是否正確

 

（“是”或“否”）；鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)

 

（偏大、偏小、不變）．

Answer 1

考點(diǎn)：濃硫酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

專題：氧族元素

分析：（1）依據(jù)裝置中的壓強(qiáng)變化恒容液面變化分析檢驗(yàn)，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；
（2）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)；
（3）二氧化硫具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為硫酸根離子，據(jù)此回答；
（4）堿石灰增加的質(zhì)量可以確定反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，但是不能收到空氣中的水以及二氧化碳的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合元素守恒來(lái)計(jì)算；
（5）堿石灰增加的質(zhì)量可以確定反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，應(yīng)該保證全部生成的二氧化碳都被堿石灰吸收，否則產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差．

解答： 解：鐵和碳單質(zhì)均可以和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫，二氧化硫的檢驗(yàn)可以用品紅，吸收可以用高猛酸鉀，將產(chǎn)生的二氧化碳用濃硫酸干燥，通入堿石灰，根據(jù)堿石灰增加的質(zhì)量可以確定二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)C元素守恒，可以計(jì)算碳單質(zhì)的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵的質(zhì)量，得到鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（1）裝置A是蒸餾燒瓶；檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，在F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；
故答案為：蒸餾燒瓶；將導(dǎo)氣管插入水中，加熱燒瓶，導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升；
（2）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)，故無(wú)明顯現(xiàn)象；
（3）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫，二氧化硫具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為硫酸根離子，5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄ ，看到高錳酸鉀顏色變淺，故答案為：顏色變淺；5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄；
（4）堿石灰增加的質(zhì)量可以確定反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，但是不能收到空氣中的水以及二氧化碳的影響，裝置F防止外界空氣中CO₂、水蒸氣進(jìn)入E管；E增重b g，即生成二氧化碳的質(zhì)量是bg，根據(jù)碳元素守恒，所以混合物中含有碳單質(zhì)的質(zhì)量是

bg

44g/mol

×12g/mol=

12b

44

g，所以鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

12b

44a

×100%，故答案為：防止外界空氣中CO₂、水蒸氣進(jìn)入E管；

12b

44a

×100%；
 （5）反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，則E增加的質(zhì)量偏小，所以碳的質(zhì)量會(huì)偏小，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏高，故答案為：是；偏大．

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．