Question

【題目】為測定某鐵碳合金中鐵的質量分數，并探究鐵與濃硫酸的反應設計了圖示實驗裝置。

(1)在裝藥品開始實驗前要進行的操作是_____

(2)a 克鐵碳合金中加入過量濃硫酸，未點燃酒精燈前，A 無明顯現象，其原因是常溫下①_____；②_____。

(3)寫出加熱時 A 中碳與濃硫酸發生反應的化學方程式_____。

(4)B 中的現象是：_____；C 的作用是：_____。

(5)待 A 中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下 E 并稱重，E 增重 bg。則鐵碳合金中鐵的質量分數為_____(寫含 a、b 的表達式)。

(6)經測定，(5)中測得結果偏小，原因可能是_____。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 碳與濃硫酸不反應 鐵與濃硫酸發生鈍化現象 C + 2H2SO4(濃) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O 品紅溶液褪色，或“顏色變淺” 除盡反應產物中的SO2氣體 (11a－3b)/11a SO2未除盡，與E中堿石灰反應導致E增重偏大,故測定結果偏小

【解析】

由裝置圖可知，通過測定干燥管E的質量增重確定二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量計算鐵碳合金中碳的質量，進而計算鐵的質量，再計算合金中鐵的質量分數，二氧化硫會影響二氧化碳的測定，進入干燥管E的氣體應除去二氧化硫、且干燥。

（1）在裝藥品開始實驗前要檢查裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置氣密性；

（2）常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應，故A、B均無明顯現象，故答案為：碳與濃硫酸不反應；鐵與濃硫酸發生鈍化現象；

（3）加熱條件下，Fe、碳都與濃硫酸反應，碳與濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳與水，反應方程式為：C + 2H2SO4(濃) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O，故答案為：C + 2H2SO4(濃) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O；

（4）由于二氧化硫具有漂白性，所以B裝置中品紅溶液褪色；由裝置可知，實驗是通過測定E裝置堿石灰增重，測定二氧化碳的質量，進而測定鐵的含量，堿石灰可以吸收二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可以被酸性高錳酸鉀氧化二除去，根據顏色變化確定二氧化硫是否除盡，故C的作用是除去二氧化硫并檢驗二氧化硫以除盡，故答案為：品紅溶液褪色；除盡反應產物中的SO2氣體；

（5）稱取mg鐵碳合金，加入過量濃硫酸，加熱待A中不再逸出氣體時，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量為bg，根據質量守恒定律，則mg鐵碳合金中含碳元素的質量為×12g/mol=g，則含鐵的質量為(a-)g，鐵的質量分數為×100%=×100%，故答案為：×100%；

（6）若沒有完全除去混合氣體中的二氧化硫，二氧化硫與堿石灰反應導致E增重偏大，鐵的質量分數減小，故答案為：SO2未除盡，與E中堿石灰反應導致E增重偏大,故測定結果偏小。