Question

生鐵中含碳和硫等元素．化學(xué)興趣小組對某生鐵樣品成分及其含量進(jìn)行探究．
Ⅰ．生鐵中碳和硫元素的定性檢驗(yàn)
（1）將以下裝置進(jìn)行連接以完成實(shí)驗(yàn)（夾持儀器已略去，填接口字母代號）

a→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

（2）將樣品研磨成粉末的目的是

 

．
（3）確認(rèn)樣品中含有碳元素的現(xiàn)象是

 

．
Ⅱ．生鐵中碳、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定
（4）甲同學(xué)認(rèn)為，以上裝置可以粗略測定樣品中碳的含量．稱取樣品m₁g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測得C中生成的沉淀為m₂g，該樣品中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于

 

（用含m₁、m₂的式子表示）
（5）乙同學(xué)認(rèn)為，待一定量樣品充分反應(yīng)后，向E裝置中加入過量氯化鋇溶液，根據(jù)沉淀質(zhì)量可以計算樣品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，此方案是否合理？

 

（填“是”或“否”）；說明理由

 

．
（6）丙同學(xué)提議：為測定樣品中硫的含量，可將c裝置中試劑改為足量的30%雙氧水，并按A→G→B→C裝置連接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，請你簡述后續(xù)的實(shí)驗(yàn)方案

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）分析裝置圖和試劑結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖巧�鐵中碳和硫元素的定性檢驗(yàn)，A裝置是生成氧氣的發(fā)生裝置，氣體中含有水蒸氣，需要通過G裝置干燥，通過B裝置使生鐵中的碳元素和硫元素變化為二氧化碳和二氧化硫氣體，再通過DEF，分別檢驗(yàn)二氧化硫的生成，除去二氧化硫檢驗(yàn)二氧化硫是否除凈，最后通過C裝置檢驗(yàn)生成的二氧化碳?xì)怏w的存在；
（2）依據(jù)增大反應(yīng)物的接觸面積會增大化學(xué)反應(yīng)速率分析判斷；
（3）分析裝置的作用，需要先檢驗(yàn)二氧化硫再除去二氧化硫后再檢驗(yàn)二氧化碳的存在，反應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)是F中品紅不褪色，C裝置中氫氧化鋇溶液中出現(xiàn)白色沉淀；
Ⅱ、（4）二氧化碳和氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)碳元素守恒計算得到，稱取樣品m₁g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測得C中生成的沉淀為m₂g，沉淀為碳酸鋇，物質(zhì)的量=

m2

197

mol，則碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

m2 197 mol×12g/mol

m1g

×100%=

12m2

197m1

×100%；裝置中含有未被趕出二氧化碳；
（5）依據(jù)二氧化硫具有還原性和漂白性，在裝置中被氧氣氧化，被品紅吸收損耗，不能通過被高錳酸鉀溶液氧化為硫酸的硫酸根測定硫元素含量；
（6）為測定樣品中硫的含量，可將c裝置中試劑改為足量的30%雙氧水，并按A→G→B→C裝置連接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用過氧化氫氧化二氧化硫?yàn)榱蛩�，遇到氯化鋇溶液發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，過濾稱量沉淀質(zhì)量計算得到．

解答：解：Ⅰ、（1）分析裝置圖和試劑結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖巧�鐵中碳和硫元素的定性檢驗(yàn)，A裝置是生成氧氣的發(fā)生裝置，氣體中含有水蒸氣，需要通過G裝置干燥，通過B裝置使生鐵中的碳元素和硫元素變化為二氧化碳和二氧化硫氣體，再通過DEF，分別檢驗(yàn)二氧化硫的生成，除去二氧化硫檢驗(yàn)二氧化硫是否除凈，最后通過C裝置檢驗(yàn)生成的二氧化碳?xì)怏w的存在，裝置的連接順序?yàn)椋篴→h→i→b或c→c或b→f→g→e，
故答案為：h；i；b或c；c或b；f；g；e；
（2）依據(jù)增大反應(yīng)物的接觸面積會增大化學(xué)反應(yīng)速率分析，將樣品研磨成粉末的目的是增大反應(yīng)物接觸面積，使反應(yīng)更快更充分，
故答案為：增大反應(yīng)物接觸面積，使反應(yīng)更快更充分；
（3）分析裝置的作用，需要先檢驗(yàn)二氧化硫再除去二氧化硫后再檢驗(yàn)二氧化碳的存在，反應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)是F中品紅不褪色，C裝置中氫氧化鋇溶液中出現(xiàn)白色沉淀，證明二氧化碳的存在，
故答案為：F中品紅不褪色，C裝置中氫氧化鋇溶液中出現(xiàn)白色沉淀；
Ⅱ、（4）二氧化碳和氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)碳元素守恒計算得到，稱取樣品m₁g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測得C中生成的沉淀為m₂g，沉淀為碳酸鋇，物質(zhì)的量=

m2

197

mol，則碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

m2 197 mol×12g/mol

m1g

×100%=

12m2

197m1

×100%；裝置中含有未被趕出二氧化碳，該樣品中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于

12m2

197m1

×100%，
故答案為：

12m2

197m1

×100%；
（5）依據(jù)二氧化硫具有還原性和漂白性，在裝置中被氧氣氧化，被D裝置中品紅吸收損耗，不能通過被高錳酸鉀溶液氧化為硫酸的硫酸根測定硫元素含量，
故答案為：否；氣體進(jìn)入D裝置時，部分二氧化硫被品紅溶液吸收，部分被氧氣氧化為SO₄^2-；
（6）為測定樣品中硫的含量，可將c裝置中試劑改為足量的30%雙氧水，并按A→G→B→C裝置連接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用過氧化氫氧化二氧化硫?yàn)榱蛩�，遇到氯化鋇溶液發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，過濾稱量沉淀質(zhì)量計算得到，后續(xù)實(shí)驗(yàn)方案為，向C裝置中加入足量的氯化鋇溶液，并測定生成的白色沉淀的質(zhì)量，
故答案為：向C裝置中加入足量的氯化鋇溶液，并測定生成的白色沉淀的質(zhì)量．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)探究組成的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和實(shí)驗(yàn)分析判斷，二氧化硫和二氧化碳的檢驗(yàn)和性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．