Question

为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物并测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了下图所示的实验装置，并完成以下实验探究。

    

（1）往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：①常温下，Fe在浓硫酸中钝化；②                。

（2）反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因反应温度较高外，还可能的原因是                                                     。

（3）装置B的作用是                                            。

（4）甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳。

装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为                             。

（5）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置B-C之间添加装置M。装置E、F中盛放的试剂分别是                  、                  。

重新实验后观察到装置F中的现象是                       。

（6）有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO₄溶液来测定。

（5Fe²⁺ + MnO₄^—+ 8H⁺ ==5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O）。

            测定铁元素质量分数的实验步骤如下：

I．往烧瓶A中加入过量的还原剂使溶液中的Fe³⁺完全转化为Fe²⁺，过滤，得到滤液B；

II．将滤液B稀释为250 mL；

III．取稀释液25.00 mL，用浓度为c mol·L^—1的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO₄溶液体积的平均值为V mL。

①步骤Ⅱ中，将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是            ；

②丙同学设计了下列滴定方式（夹持仪器省略），最合理的是    。（填字母序号）

③滴定过程中               （填“需要”或“不需要”）加入指示剂，如需要，应加入的指示剂是                     。

④铁碳合金中铁元素的质量分数为                     。

Answer

（15分）（1）常温下碳与浓硫酸不反应（1分）

（2）铁碳在酸溶液中形成原电池（1分）

（3）检验SO2的存在（1分）

（4）C + 2H2SO4 (浓)CO2↑+ 2SO2↑ + 2H2O（3分）

（5）酸性KMnO4溶液或溴水（或其他合理答案）、品红溶液（各1分，共2分）

品红溶液不褪色或无明显现象（1分）

（6）①250mL容量瓶（1分）

②b（1分）

③不需要（1分）

④（3分）

【解析】

试题分析：（1）铁碳合金含有铁和碳单质，常温下，铁北浓硫酸钝化，碳与浓硫酸不反应，因此无明显现象；（2）升高温度，化学反应速率加快；铁碳在酸溶液中形成原电池，化学反应速率也会加快；（3）装置B中品红溶液可以检验反应产物中是否存在SO2；（4）装置A中产生CO2的反应式为C + 2H2SO4 (浓)CO2↑+ 2SO2↑ + 2H2O；（5）由于CO2、SO2都能使澄清石灰水变浑浊，检验CO2前必须除去SO2并检验SO2是否除尽，由于SO2具有还原性和漂白性，则E、F中分别盛有足量的酸性高锰酸钾溶液或溴水等、品红溶液；F中品红溶液不褪色或无明显变化，C中变浑浊，说明A中反应产物含有CO2；（6）①配制250mL溶液需要使用250mL容量瓶；②酸性高锰酸钾溶液能腐蚀橡胶，故a错误；酸性高锰酸钾溶液不能玻璃，故b正确；酸性溶液能腐蚀橡胶，故c错误；③酸性高锰酸钾溶液既是氧化剂又是指示剂，因此滴定时不需要指示剂；由c•V可知，n(MnO4—)=c•V×10—3mol，由5Fe2+ + MnO4—+ 8H+ ==5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O可知，n(Fe2+ )=5c•V×10—3mol，由稀释定律可知，滤液B中n(Fe2+ )=×5c•V×10—3mol，由铁元素守恒、n•M可知，铁合金中m(Fe)=×5c•V×10—3×56g，则铁碳合金中铁元素的质量分数为×5c•V×10—3×56/m×100%=。

考点：考查硫及其化合物的主要性质、影响化学反应速率的因素、SO2和CO2的检验、配制溶液、滴定原理、样品组成的测定等相关知识。