Question

现有某铁碳合金(铁和碳两种单质的混合物)，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（夹持仪器已省略）和实验方案进行实验探究。

I．测定铁的质量分数：

（1）检查上述装置气密性的一种方法是：关闭分液漏斗的活塞，在E装置后面连上一根导管，然后___________________________________________________________________，则证明装置的气密性良好。

（2）称量E的质量，并将a g铁碳合金样品放入装置A中，再加入足量的浓硫酸，待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重，E增重b g。铁碳合金中铁的质量分数为______________________(写表达式)。

（3）装置C的作用______________________________________________。_s5

（4）甲同学认为，依据此实验测得的数据，计算合金中铁的质量分数可能会偏低，原因是空气中CO₂、水蒸气进入E管使b增大。你认为改进的方法是________________________________________。

（5）乙同学认为，即使甲同学认为的偏差得到改进，依据此实验测得合金中铁的质量分数也可能会偏高。你认为其中的原因是________________________________________________________。

Ⅱ．探究浓硫酸的某些性质：

（6）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，其原因是：_______________________________________。

（7）A中铁与浓硫酸发生反应的化学方程式是_______________________。

Answer

把导管放入盛有水的水槽中，微热烧瓶，如果导管口有气泡产生，停止加热后导管产生一段水柱 ×100% 除去CO2中的SO2 在装置E的后边再连接一个与E相同的装置 反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中，导致b偏低 常温下，Fe被浓H2SO4钝化，碳不与浓H2SO4反应 2Fe ＋ 6 H2SO4(浓)Fe2(SO4)3 ＋ 3SO2↑ ＋ 6H2O

【解析】考查实验方案设计与评价，（1）检验此装置的气密性，根据提示，利用的是类似检验氧气的气密性的方法，即把导管放入盛有水的水槽中，微热烧瓶，如果导管口有气泡产生，停止加热后导管产生一段水柱；（2）铁、C在加热条件下，与浓硫酸反应产生SO2和CO2，品红溶液作用是检验SO2，足量酸性高锰酸钾溶液除去SO2，浓硫酸作干燥剂，碱石灰作用吸收产生的CO2，根据碳元素守恒，n(C)=n(CO2)=b/44mol，则铁的质量为(a－b×12/44)g=(11a－3b)/11g，铁的质量分数为(11a－3b)/11a；（3）根据上述分析，高锰酸钾的作用是除去CO2中的SO2；（4）在装置E的后边再连接一个与E相同的装置 ；（5）偏高的原因是CO2未被完全被吸收，造成计算出C的质量偏低，即铁的质量偏高，因此原因是：反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中，导致b偏低；（6）常温下，Fe被浓H2SO4钝化，碳不与浓H2SO4反应；（7）浓硫酸体现强氧化性，把Fe氧化成Fe3＋，硫酸本身被还原成SO2，反应方程式为：2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。