Question

17．某校化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了圖示實(shí)驗(yàn)裝置（圖中省略了夾持儀器）來測(cè)定某鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

（1）將a g鐵碳合金樣品放入裝置A中，再加入足量的濃硫酸，加熱，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$\frac{11a-3b}{11a}$×100%（寫表達(dá)式）．
（2）反應(yīng)一段時(shí)間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因溫度較高，反應(yīng)放熱外，還可能的原因是鐵、碳在酸溶液中形成原電池．

Answer 1

分析 由裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)原理：通過測(cè)定干燥管E的質(zhì)量增重確定二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算鐵碳合金中碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵的質(zhì)量，再計(jì)算合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．故二氧化硫會(huì)影響二氧化碳的測(cè)定，進(jìn)入干燥管E的氣體應(yīng)除去二氧化硫、且干燥．
（1）E增重b g為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒計(jì)算合金中碳元素的質(zhì)量，合金的質(zhì)量減去碳元素質(zhì)量等于鐵的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算；
（2）增大反應(yīng)速率的因素依據(jù)反應(yīng)過程分析可知為升高溫度，形成原電池反應(yīng)等．

解答 解：由裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)原理：通過測(cè)定干燥管E的質(zhì)量增重確定二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算鐵碳合金中碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵的質(zhì)量，再計(jì)算合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．故二氧化硫會(huì)影響二氧化碳的測(cè)定，進(jìn)入干燥管E的氣體應(yīng)除去二氧化硫、且干燥．
（1）E增重b g為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知合金中碳元素的質(zhì)量為 $\frac{12}{44}$bg，合金中鐵的質(zhì)量為ag-$\frac{12}{44}$bg=（a-$\frac{3}{11}$b）g，故鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{a-\frac{3}{11}b}{m}$×10×%=$\frac{11a-3b}{11a}$×100%，
故答案為：$\frac{11a-3b}{11a}$×100%；
（2）反應(yīng)一段時(shí)間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因溫度較高，反應(yīng)放熱外，可能是鐵和雜質(zhì)碳在硫酸溶液中形成原電池反應(yīng)，鐵做負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，加快反應(yīng)速率，
故答案為：鐵、碳在酸溶液中形成原電池．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、元素化合物性質(zhì)、化學(xué)計(jì)算、原電池反應(yīng)等，難度中等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．