Question

【題目】現(xiàn)有某鐵碳合金(可以看作鐵和碳兩種單質(zhì)的混合物)，化某學(xué)興趣小組為了測(cè)定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(夾持儀器已省略)和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)儀器 a 的名稱是________________。

(2)連接好裝置后，首先應(yīng)進(jìn)行的操作是 _____________

(3)向儀器a中滴加足量的濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B、C三裝置中均無(wú)明顯現(xiàn)象，其原因是___________、_______________ 。

(4)儀器a中鐵與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________ 。

(5)裝置C中發(fā)生的反應(yīng)中，SO2體現(xiàn)_________性。

(6)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，甲同學(xué)稱量裝置 E 的質(zhì)量，并將m g鐵碳合金樣品放入儀器 a 中，再加入足量的濃硫酸，待儀器a中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下裝置E并稱重，裝置E增重n g。據(jù)此甲同學(xué)計(jì)算鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________(寫表達(dá)式)。

(7)乙同學(xué)認(rèn)為，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能會(huì)偏低，原因是空氣中的CO2、H2O進(jìn)入裝置E中使n增大。你認(rèn)為改進(jìn)的方法是_____________。

(8)丙同學(xué)認(rèn)為 ，即使乙同學(xué)認(rèn)為的偏差得到改進(jìn) ，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可能仍會(huì)有誤差。 你認(rèn)為其中的原因是_____。

Answer 1

【答案】蒸餾燒瓶 檢驗(yàn)裝置氣密性 常溫下鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化 常溫下碳不與濃硫酸反應(yīng) 2Fe+6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O 還原 (1-)×100% 在裝置E后增加一個(gè)相同的裝置 產(chǎn)生的CO2不能完全排入裝置E中

【解析】

為了測(cè)定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，向鐵碳合金中加入濃硫酸，加熱后，鐵與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，碳與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和二氧化碳，品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫的存在，酸性高錳酸鉀與二氧化硫反應(yīng)除去二氧化硫，濃硫酸干燥二氧化碳?xì)怏w，足量堿石灰與二氧化碳反應(yīng)吸收二氧化碳，通過(guò)二氧化碳的量，求出合金中碳的含量，進(jìn)而求出鐵的含量。

(1)根據(jù)儀器a的形狀可知，儀器a為蒸餾燒瓶。

(2)反應(yīng)裝置要測(cè)量生成二氧化碳的量，為提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，連接好裝置后，首先應(yīng)進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性。

(3)往A中滴加足量的濃硫酸，未點(diǎn)燃酒精燈前，A、B均無(wú)明顯現(xiàn)象，是因?yàn)槌�溫下鐵在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才能反應(yīng)。

(4)鐵和過(guò)量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。

(5)裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫，5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，體現(xiàn)二氧化硫的還原性。

(6)稱取mg鐵碳合金，加入過(guò)量濃硫酸，加熱待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下E裝置并稱重，E增重ng，則生成二氧化碳的質(zhì)量為ng，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量為g=g，則含鐵的質(zhì)量為mg-g，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1-)×100%。

(7)E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO2、H2O使n增大，改進(jìn)的方法是在裝置E后增加一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入。

(8)裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在誤差。