Question

（13分）现有铁、碳两种元素组成的合金，某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，设计了如下实验方案和实验装置：

Ⅰ.探究该合金的某些性质：

（1）取a g合金粉末放入蒸馏烧瓶，并加入足量浓硫酸，A、B中均无明显现象，原因是_________________________________________________________________。

（2）点燃酒精灯一段时间后，A中剧烈反应，请写出A中反应的化学方程式：________________________________________。

（3）在盛有BaCl₂溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其分成两份，分别滴加下列溶液，将产生沉淀的化学式填入下表相应的位置。

滴加的溶液	氯水	氨水
沉淀的化学式

Ⅱ.测定样品中碳的质量分数：

（4）装置F的作用是_______________________________________________________。

（5）反应结束后，若U形管E增重m g，则合金中碳的质量分数为________(用含m和a的式子表示)。若没有装置D，会使合金中碳的质量分数______ (填偏高、偏低、无影响)

（6）若将SO₂气体通入含有n mol Na₂S的溶液中，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO₂气体________mol(不考虑溶解的SO₂)。

Answer

（1）Fe在冷的浓硫酸中钝化，碳在常温下不与浓硫酸反应 （2分）

（2）2Fe＋6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O、（2分）

C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O （2分）

（3）BaSO4 BaSO3 （2分）

（4）防止空气中的水蒸气和CO2进入E，减少实验误差（1分）

（5）×100% （2分）

（6）2.5n （2分）

【解析】

试题分析：本实验目的是研究铁、碳两种元素组成的合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，有装置图可知，实验装置A浓硫酸与铁碳合金充分反应，生成气体为SO2、CO2，装置B目的是检验SO2气体生成，装置C中过量的KMnO4目的是将CO2中SO2气体除尽，D中浓硫酸目的是除去CO2中少量水蒸气，则E的目的是吸收CO2气体用于测定CO2气体质量，F中碱石灰的目的是防止空气中水蒸气、CO2进入E中影响实验。若C中放置BaCl2溶液，气体通入溶液中后，再通入氯气，氯气会将溶液中溶有的SO2氧化，生成沉淀为BaSO4，若通入NH3，NH3会与SO2反应生成亚硫酸盐，最终生成BaSO3。根据C～CO2可知C%=×100%=×100%,若没有D装置则会导致E增重偏大，会使合金中碳的质量分数偏高；若向含有n mol Na2S的溶液中通入SO2气体，则发生反应：3SO2+2Na2S==3S+2 Na2SO3，Na2SO3+ SO2+ H2O==2NaHSO3，可知n mol Na2S溶液最多吸收SO2 2.5n mol。

考点：定性、定量实验。