Question

（13分）某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了下图所示的实验装置和实验方案，请并回答相应问题。

Ⅰ.探究浓硫酸的某些性质：

（1）按图示的连接装置，检查装置的气密性，称量E的质量。

（2）将ag铁碳合金样品放入A中，再加入适量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B基本上均无明显现象，其原因是_____________；加热A一段时间后，A、B中可观察到明显的现象，其中B中的现象__________，任写出一个A中发生反应的化学方程式________________________________________。

（3）反应相当一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因温度较高，其它可能的原因是     。并且发现此时产生的气体具有可燃性，请用离子方程式表示产生此种气体的原因______________。

Ⅱ.测定铁的质量分数

（4）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重。E增重bg。则铁碳合金中铁的质量分数

为                           (写表达式)。

（5）最后对所得测量结果进行评价时，小组内有同学提出，本套装置在设计上存在多处缺陷而导致实验结果不准确，其中会导致铁质量分数测量值偏低是(任答一条即可)                     。

Answer

（2）常温下，Fe被浓硫酸钝化，碳不与浓硫酸反应(2分)； 品红溶液褪色；(1分)

2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O(2分)（或C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O）；

（3）铁碳在溶液中形成原电池(2分)；Fe+2H+==Fe2++H2↑(2分)；（4）×100%(2分)；（5）SO2不一定能全部被品红、KMnO4除去或E中碱石灰会吸收空气中的CO2、H2O(其它合理的也对)。(2分)

【解析】

试题分析：（1）由于 常温下碳与浓硫酸不反应，Fe遇浓硫酸发生钝化，所以m g铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象。

（2）浓硫酸的还原产物是SO2，SO2均有漂白性，则B中的现象品红溶液褪色；浓硫酸具有强氧化性，铁、碳与浓硫酸在加热时反应的化学方程式分别为2Fe+6H2SO4 (浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O、C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。

（3）由于在硫酸的作用下铁、碳在溶液中形成原电池，从而加快反应速率；随着反应的进行硫酸的浓度逐渐降低，稀硫酸与铁反应生成可燃性气体氢气，反应的离子方程式无Fe+2H+==Fe2++H2↑。

（4）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下装置E并称重，装置E增重b g。由于反应中产生的SO2被酸性高锰酸钾溶液氧化而吸收，则E中增加的质量就是反应中产生的CO2的质量，所以根据碳原子守恒可知铁碳合金中铁的质量分数为。

（4）由于空气中含有CO2和水蒸气，因此装置E可吸收空气中的CO2和水蒸气，导致E质量增重偏大，另外SO2也不一定能全部被品红、KMnO4吸收也导致E质量增重偏大，从而使测定结果偏低。

考点：考查物质含量测定实验方案设计与探究