Question

【題目】某校化學趣小組設計了圖示實驗裝置來測定某鐵碳合金的質量分數。

完成下列填空：

（1）m g鐵碳合金中加入過量濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，其原因是：①常溫下碳與濃硫酸不反應；②______________________________________。

（2）加熱時A中碳與濃硫酸反應的化學方程式為____________，B中的現象是__________；C的作用是______________________________。

（3）待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下E并稱重，E稱重b g。則鐵碳合金中鐵的質量分數的表達式為______________________________（化簡后的表達式）。

（4）甲同學認為利用此裝置測得鐵的質量分數偏大，可能的原因是__________________。

（5）乙同學提出，本套裝置在設計上存在多處缺陷而導致實驗結果不準確，其中會導致鐵質量質量分數測量值偏低是___________（回答一條即可）。

Answer 1

【答案】常溫下鐵遇濃硫酸發(fā)生“鈍化” C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O 品紅溶液褪色 檢驗SO2是否除盡 裝置中殘留的CO2未被E吸收 E中堿石灰會吸收空氣中的CO2、H2O等

【解析】

由裝置圖可知，該實驗原理：通過測定干燥管E的質量增重確定二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量計算鐵碳合金中碳的質量，進而計算鐵的質量，再計算合金中鐵的質量分數．故二氧化硫會影響二氧化碳的測定，進入干燥管E的氣體應除去二氧化硫、且干燥．裝置A：碳和濃硫酸反應，裝置B：檢驗二氧化硫，裝置C：除去二氧化硫，裝置D：干燥二氧化碳，裝置E：吸收二氧化碳。

（1）常溫下碳與濃硫酸不反應，鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化現象；
（2）碳與濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化硫、二氧化碳、水；
A中生成的氣體含有CO2、2SO2，SO2具有漂白性，能使品紅溶液褪色；
二氧化硫存在會影響二氧化碳的質量測定，C裝置的作用為除盡反應產物中的SO2氣體；（3）E增重bg為二氧化碳的質量，根據碳元素守恒計算合金中碳元素的質量，合金的質量減去碳元素質量等于鐵的質量，再根據質量分數定義計算；

（4）裝置內殘留部分二氧化碳，未能被裝置E完全吸收，導致測量的二氧化碳的質量偏小，即合金中碳元素的質量偏��；

（5）由裝置圖可知，SO2不一定能全部被品紅KMnO4除去，E中堿石灰會吸收空氣中的CO2、H2O等。

（1）常溫下，鐵與濃硫酸反應生成一層致密的氧化物保護膜，阻止內金屬繼續(xù)與濃硫酸反應，發(fā)生鈍化現象，
故答案為：常溫下鐵遇濃硫酸發(fā)生“鈍化”；
（2）碳與濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化硫、二氧化碳、水，反應的化學方程式為：C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O，A中生成的氣體含有CO2、2SO2，SO2具有漂白性，能使品紅溶液褪色；C裝置的作用為除盡反應產物中的SO2氣體，防止影響二氧化碳的質量測定，

故答案為：C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O；品紅溶液褪色；檢驗SO2是否除盡；

（3）E增重b g為二氧化碳的質量，根據碳元素守恒可知

合金中碳元素的質量為 ，

合金中鐵的質量為，

故鐵的質量分數，

故答案為：；

（4）裝置內殘留部分二氧化碳，未能被裝置E完全吸收，導致測量的二氧化碳的質量偏小，即合金中碳元素的質量偏小，鐵元素的質量增大，質量分數增大，

故答案為：裝置中殘留的CO2未被E吸收；
（5）由裝置圖可知，SO2不一定能全部被品紅KMnO4除去，E中堿石灰會吸收空氣中的CO2、H2O等，
故答案為：E中堿石灰會吸收空氣中的CO2、H2O等。