Question

1．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．

I  測(cè)定鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
（1）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E裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后將導(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，則證明裝置的氣密性良好．
（2）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．鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{11m-3b}{11m}$×100%（寫表達(dá)式）．
（3）裝置C的作用吸收除去二氧化硫．
（4）甲同學(xué)認(rèn)為，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能會(huì)偏低，原因是空氣中CO₂、水蒸氣進(jìn)入E管使b增大．你認(rèn)為改進(jìn)的方法是E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管．
（5）乙同學(xué)認(rèn)為，即使甲同學(xué)認(rèn)為的偏差得到改進(jìn)，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可能會(huì)偏高．你認(rèn)為其中的原因是反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導(dǎo)致b偏低．
Ⅱ探究濃硫酸的某些性質(zhì)：
（6）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，其原因是：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．
（7）A中鐵與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，裝置A中濃硫酸和鐵、碳在加熱的條件下反應(yīng)生成了二氧化碳和二氧化硫，裝置B品紅溶液是檢驗(yàn)二氧化硫氣體的，裝置C足量的高錳酸鉀溶液是除掉二氧化硫的，裝置D是用于干燥二氧化碳?xì)怏w，最后得到干燥的二氧化碳被實(shí)驗(yàn)裝置E中足量的堿石灰吸收，
（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）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)；
（3）裝置C是利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫氣體；
（4）E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入干燥管；
（5）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收；
（6）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)；
（7）鐵和過(guò)量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水．

解答 解：（1）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，
故答案為：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）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$\frac{12b}{44}$g=$\frac{3b}{11}$g，則含鐵的質(zhì)量為mg-$\frac{3b}{11}$g，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{m-\frac{3b}{11}}{m}$×100%=$\frac{11m-3b}{11m}$×100%，
故答案為：$\frac{11m-3b}{11m}$×100%；
（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，5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄，
故答案為：吸收除去二氧化硫；
（4）E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使b增大，改進(jìn)的方法是增加一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入，
故答案為：E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管；
（5）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低，
故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導(dǎo)致b偏低；
（6）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；
（7）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）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．

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．