Question

現(xiàn)有鐵、碳兩種元素組成的合金，某實(shí)驗(yàn)小組為了研究該合金的性質(zhì)并測定該合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)裝置：
Ⅰ．探究該合金的某些性質(zhì)：
（1）取a g合金粉末放入蒸餾燒瓶，并加入足量濃硫酸，A、B中均無明顯現(xiàn)象，原因是

 

．
（2）點(diǎn)燃酒精燈一段時(shí)間后，A中劇烈反應(yīng)，請寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（3）在盛有BaCl₂溶液的C試管中，除了導(dǎo)管口有氣泡外，無其他明顯現(xiàn)象，若將其分成兩份，分別滴加下列溶液，將產(chǎn)生沉淀的化學(xué)式填入下表相應(yīng)的位置．

滴加的溶液	氯水	氨水
沉淀的化學(xué)式

Ⅱ．測定樣品中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
（4）裝置F的作用是

 

．
（5）反應(yīng)結(jié)束后，若U形管E增重m g，則合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（用含m和a的式子表示）．若沒有裝置D，會(huì)使合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

 

 （填偏高、偏低、無影響）
（6）若將SO₂氣體通入含有n mol Na₂S的溶液中，溶液中出現(xiàn)黃色渾濁，試分析該溶液最多能吸收SO₂氣體

 

mol（不考慮溶解的SO₂）．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）常溫下鐵在濃硫酸中鈍化；
（2）鐵、碳與濃硫酸在加熱條件下才能反應(yīng)；
（3）二氧化硫具有還原性，能被氯氣氧化為硫酸根離子；氨水沒有強(qiáng)氧化性，不能氧化二氧化硫，據(jù)此回答；
（4）裝置F盛有堿石灰，可以吸收空氣中的水蒸氣和CO₂；
（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，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合元素守恒來計(jì)算；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)分析計(jì)算．

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)算碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（1）往A中滴加足量的濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B均無明顯現(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)；
（2）點(diǎn)燃酒精燈一段時(shí)間后，A中劇烈反應(yīng)，F(xiàn)e、C都與濃硫酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O、C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O、C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（3）二氧化硫具有還原性，在盛有BaCl₂溶液的C試管中，通入氯水，二氧化硫能被氧化為硫酸根離子，生成BaSO₄；氨水沒有強(qiáng)氧化性，不能氧化二氧化硫，生成BaSO₄；
故答案為：BaSO₄、BaSO₃；
（4）裝置F防止外界空氣中CO₂、水蒸氣進(jìn)入E管，造成誤差；故答案為：防止空氣中的水蒸氣和CO₂進(jìn)入E，減少實(shí)驗(yàn)誤差；
（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，E增重m g，即生成二氧化碳的質(zhì)量是mg，根據(jù)碳元素守恒，所以混合物中含有碳單質(zhì)的物質(zhì)的量是

mg

44g/mol

mol，所以鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

12m

44a

×100%=

3m

11a

×100%；若沒有裝置D，水蒸氣會(huì)進(jìn)入U(xiǎn)形管，會(huì)使合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，
故答案為：

3m

11a

×100、偏高；
（6）SO₂氣體通入含有n mol Na₂S的溶液中，溶液中出現(xiàn)黃色渾濁，根據(jù)溶液最多能吸收SO₂，生成NaHSO₃和S；
發(fā)生反應(yīng)：5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃
          5     2
      2.5nmol   nmol
故答案為：2.5n．

點(diǎn)評：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．