Question

某校化学兴趣小组设计了如下实验装置(图中部分夹持仪器已略去）来测定某铁碳合金中铁的质量分数，并探究铁与浓硫酸的反应。

请回答下列问题：
（1）mg铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现彖，其原因是①_____②_____
（2）点燃酒精灯，可观察到B中的现象是_____________________，C 的作用是___________________
（3）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)。
（4）兴趣小组使用设计的如图实验装置，操作正确，且每一个反应均完全，仍然发现所测得的铁碳合金中铁的质量分数偏低，其主要原因是________________。
（5）若反应一段时间后，用滴管吸取A中的溶液滴入到适量水中作为试样，试样中所含金属离子的成分有以下三种可能：
I：只含有Fe³⁺； II：只含有Fe²⁺；III：________________________
验证III的实验方法是________________________

Answer 1

（1）常温下碳与浓硫酸不反应，常温下Fe遇浓硫酸发生钝化
（2）品红溶液褪色，或“颜色变浅”；除尽反应产物中的SO₂气体
（3）（11m－3b）/11m
（4）干燥管中的碱石灰吸收了空气中的二氧化碳、水蒸气等
（5）既有Fe²⁺又有Fe³⁺
取试样少许于试管中，先滴加少量的KSCN溶液，振荡后溶液显红色证明有Fe³⁺；再取试样少许于另一支试管中，滴加少量的酸性KMnO₄溶液，若浅红色褪去，证明溶液中含有Fe²⁺。

试题分析：（1）常温下，碳与浓硫酸不反应，Fe遇浓硫酸发生钝化，因此无明显现象。
（2）点燃酒精灯后，反应开始，碳与浓硫酸反应可生成CO₂和SO₂，Fe与浓硫酸反应生成SO₂，B装置检验SO₂，现象是品红褪色，C装置除尽SO₂，D装置干燥气体，E装置吸收CO₂。
（3）E增重的是CO₂的质量，bgCO₂中C的质量为，因此Fe的质量分数为。
（4）该实验的原理是通过测量CO₂的量计算铁的质量分数，CO₂的质量通过干燥管E的实验前后质量差获得，干燥管右侧直接通空气，则空气中的CO₂、水蒸气都可能进入干燥管中，使CO₂的质量偏大，铁的质量分数偏小。
（5）结合前两种可能，则第三种是既有Fe²⁺又有Fe³⁺。检验Fe³⁺一般用KSCN，现象是溶液显红色，检验Fe²⁺一般利用其还原性，用酸性KMnO₄溶液检验，现象是浅红色褪去。