Question

（14分)为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下反应的部分产物并测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了下图所示的实验装置，并完成以下实验探究。

往圆底烧瓶中加入mg铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，点燃酒精灯。

（1）装置B的作用是______________________________________。

（2）甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成。他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳的结论。装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为_______________。

（3）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置B~C之间添加装置M，装置E、F中盛放的试剂分别是_____、__________。重新实验后观察到装置F中的现象是__________。

（4）有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO₄溶液来测定（5Fe^2＋＋MnO₄^－＋8H^＋=5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O）。测定铁元素质量分数的实验步骤如下；

I．往烧瓶A中加入过量的还原剂铜粉使溶液中的Fe^3＋完全转化为Fe²⁺过滤，得到滤液B；

II．将滤液B稀释为250 mL；

III．取稀释液25．00 mL，用浓度为c mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO₄溶液体积的平均值为VmL。

①步骤II中，将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是___________________。

②滴定过程中_______________(填“需要”或“不需要")加入指示剂。

③铁碳合金中铁元素的质最分数为_____________________________。

Answer

(除标明外，每空2分，共14分)（1）检验SO2的存在 （2）C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

（3）酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案) 品红溶液 品红溶液不褪色或无明显现象

（4）①250 mL容量瓶(1分) ②不需要(1分) ③×100%

【解析】

试题分析：（1）浓硫酸的还原产物是SO2，而SO2能使品红溶液褪色，所以装置B的作用是检验SO2的存在；

（2）在加热的条件下碳与浓硫酸发生氧化还原反应生成CO2、SO2和水，方程式为C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；

（3）由于反应中产生的SO2也能使澄清石灰水变浑浊，所以在通入澄清石灰水之前要除去SO2，可以利用酸性高锰酸钾溶液。为了保证完全除去，还需要再次通入品红溶液以经验是否除尽，即装置E、F中盛放的试剂分别是酸性KMnO4溶液或溴水、品红溶液。当品红溶液不褪色或无明显现象时可以证明SO2已经除尽。

（4）①将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是250ml容量瓶；

②由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以滴定过程中不需要加入指示剂；

③根据方程式5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O可知25ml溶液中亚铁离子的物质的量是5×0．001cVmol，则原溶液中亚铁离子的物质的量是5×0．001cVmol×10＝0．05cVmol。所以根据原子守恒可知铁碳合金中铁元素的质量是0．05cVmol×56g/mol＝2．8cVg，所以铁的质最分数为×100%。

考点：考查浓硫酸的性质、气体的检验以及元素含量测定与计算等