Question

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合金粉末放人蒸馏烧瓶，并加入足量浓H₂SO₄，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，请写出此时合金中成分铁的化学反应方程式_____；

（3）反应一段时间后，将C中所吸收的气体通入以下溶液中，判断能否产生沉淀，若不能则写“否”，若能则写出相应的沉淀成分：氯水和氯化钡溶液____，氨水和氯化钡溶液_____；

II．测定样品中碳的质量分数：

（4）装置F的作用__________________________________________________________；

（5）若将SO₂气体通入含有n molNa₂S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。

Answer

（1）常温下铁钝化，碳不与浓H2SO4反应；（2） 2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O；

（3） BaSO4；BaSO3；（4）防止空气中的CO2、水蒸气进入装置影响实验；（5）2.5n

【解析】

试题分析：铁和碳单质均可以和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫，二氧化硫的检验可以用品红，吸收可以用高猛酸钾，将产生的二氧化碳用浓硫酸干燥，通入碱石灰，根据碱石灰增加的质量可以确定二氧化碳的质量，根据C元素守恒，可以计算碳单质的质量，进而计算碳的质量分数；

（1）往A中滴加足量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，这是由于常温下铁在浓硫酸中钝化，碳和浓硫酸在加热条件下才能反应；

（2）点燃酒精灯一段时间后，A中剧烈反应，Fe、C都与浓硫酸反应，其中铁与浓硫酸反应的化学方程式为2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。

（3）二氧化硫具有还原性，被氯水氧化为硫酸，进而生成硫酸钡白色沉淀；氨气与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，进而与氯化钡反应生成亚硫酸钡白色沉淀。

（4）由于空气中含有水蒸气、二氧化碳等，所以F装置的作用是防止空气中的CO2、水蒸气进入装置影响实验。

（5）若将SO2气体通入含有n molNa2S的溶液中，溶液中出现黄色浑浊，发生的反应有3SO2＋2Na2S＝3S↓＋2Na2SO3、Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3，所以含有n molNa2S的溶液最多能吸收SO2气体1.5nmol+nmol＝2.5nmol。

【考点定位】本题考查了物质性质的探究实验方法，装置的特征分析

【名师点晴】综合实验设计题的解题思路

（1）巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。

（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。

（3）看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。

（4）细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。