Question

某化学兴趣小组设计了图示实验装置(图中省略了夹持仪器)来测定某铁碳合金中铁的质量分数。

（1）mg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，其原因是：

①常温下碳与浓硫酸不反应；

②__。

（2）写出加热时A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式__。

（3）B中的现象是__，C的作用是__。

（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）甲同学认为利用此装置测得铁的质量分数偏大，请你写出可能的原因：__。

（6）本套装置在设计上存在缺陷，其中导致测得铁的质量分数偏低的是(答一条即可)__。

Answer

常温下Fe遇浓硫酸发生钝化 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O 品红溶液退色 除去反应产物中的SO2气体 装置内的CO2难以赶尽，导致E质量增重偏小 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

【解析】

由装置图可知，该实验原理：通过测定干燥管E的质量增重确定二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算铁碳合金中碳的质量，进而计算铁的质量，再计算合金中铁的质量分数；二氧化硫会影响二氧化碳的测定，进入干燥管E的气体应除去二氧化硫、且干燥。

（1）常温下，铁与浓硫酸反应生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内金属继续与浓硫酸反应，发生钝化现象；

（2）碳与浓硫酸在加热的条件下生成二氧化硫、二氧化碳、水，反应方程式为C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（3）生成的气体中含有二氧化硫，可使品红溶液褪色；二氧化硫也能被碱石灰吸收，会影响二氧化碳的测定，可以用酸性高锰酸钾溶液吸收；

（4）E增重b g为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可知合金中碳元素的质量为bg，合金中铁的质量为mg-bg=（m-b）g，故铁的质量分数=；

（5）装置内残留部分二氧化碳，未能被装置E完全吸收，导致测量的二氧化碳的质量偏小，即合金中碳元素的质量偏小，铁元素的质量增大，质量分数增大；
（6）由装置图可知，SO2不一定能全部被品红KMnO4除去，E中碱石灰会吸收空气中的CO2、H2O等。