题目内容
【题目】现有某铁碳合金，某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的还原产物，设计了如图所示的实验装置和实验方案(夹持仪器已省略)，请你参与此项活动并回答相应问题：
（1）该装置的连接顺序a___(填接口字母)，连接好装置后，首先应进行的操作是____。
（2）mg铁碳合金中加入浓H2SO4，点燃酒精灯一段时间后，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：A：只含有Fe3＋；B：只含有Fe2＋；C：____，若为A，则A中反应的化学方程式为___，验证C种可能的实验方法___。
（3）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下C并称重，C增重bg。铁碳合金中铁的质量分数____(写表达式)。
（4）某同学认为利用此装置测得铁的质量分数偏大，请你写出可能的原因：_____。
（5）随着反应的进行，A中还可能发生某些离子反应。写出相应的离子方程式____。
【答案】hicbfgde 检查装置气密性 既有Fe2＋，又有Fe3＋ 2Fe＋6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O、C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 取试样少许于试管中，先滴加少量的硫氰酸钾溶液，振荡后溶液显示红色证明有Fe3＋；再取少许试样于试管中，滴加少量的酸性KMnO4溶液，若紫色退去，证明溶液中含有Fe2＋ 
反应产生的CO2气体未能完全排到装置C中，则C增加的质量偏小，所以碳的质量会偏小，铁的质量分数会偏高 Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋
【解析】
（1）铁碳合金样品放入A中，再加入适量的浓硫酸加热，浓硫酸具有强氧化性和铁在加热条件下反应生成硫酸铁、二氧化硫和水；碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，二氧化硫具有漂白性，应先检验二氧化硫，用品红溶液，然后用过量高锰酸钾除去二氧化硫，用浓硫酸干燥后，剩余二氧化碳被碱石灰吸收，故连接顺序为：a hicbfgd e；在进行气体制备实验前，应先检查装置气密性；故答案为：hicbfgd e；检查装置气密性
（2）浓硫酸具有氧化性，与铁反应生成Fe3＋，随着反应的进行浓硫酸浓度减小，逐渐变为稀硫酸，若铁足量，与稀硫酸反应生成Fe2＋，若铁过量，过量的铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，因此反应后的溶液中含有的金属离子成分可能有三种：A：只含有Fe3＋；B：只含有Fe2＋；C：既有Fe2＋，又有Fe3＋；铁碳合金样品放入A中，再加入适量的浓硫酸加热，浓硫酸具有强氧化性和铁在加热条件下反应生成硫酸铁、二氧化硫和水；碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，则A中反应的化学方程式为：2Fe＋6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O、C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，验证第三种可能的实验方法：取试样少许于试管中，先滴加少量的硫氰酸钾溶液，振荡后溶液显示红色证明有Fe3＋；再取少许试样于试管中，滴加少量的酸性KMnO4溶液，若紫色退去，证明溶液中含有Fe2＋。
答案为：既有Fe2＋，又有Fe3＋；2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O、C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；取试样少许于试管中，先滴加少量的硫氰酸钾溶液，振荡后溶液显示红色证明有Fe3＋；再取少许试样于试管中，滴加少量的酸性KMnO4溶液，若紫色退去，证明溶液中含有Fe2＋；
（3）称取mg铁碳合金，加入过量浓硫酸，加热待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下C装置并称重，C增重bg，则生成二氧化碳的质量为bg，根据质量守恒定律，则mg铁碳合金中含碳元素的质量=
×12g/mol=
g，则含铁的质量为mg-g，铁的质量分数=
×100%=×100%。
答案为：×100%
（4）反应产生的CO2气体未能完全排到装置C中，则C增加的质量偏小，所以碳的质量会偏小，铁的质量分数会偏高，故答案为：反应产生的CO2气体未能完全排到装置C中，则C增加的质量偏小，所以碳的质量会偏小，铁的质量分数会偏高；
（5）浓硫酸具有氧化性，与铁反应生成Fe3＋，随着反应的进行浓硫酸浓度减小，逐渐变为稀硫酸，若铁足量，与稀硫酸反应生成Fe2＋，若铁过量，过量的铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，还可能发生的离子反应为：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋；
答案为：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋；
口算题卡北京妇女儿童出版社系列答案
【题目】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
I. 脱硝：
已知：H2的燃烧热为285.8kJ·mol1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+133kJ·mol1
H2O(g)=H2O(l) ΔH=44kJ·mol1
催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为：______。
II. 脱碳：
(1)向2L密闭容器中加入2mol CO2和6mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(l)+H2O(l)
① 该反应自发进行的条件是_____(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
② 下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是_____。(填字母)
a. 混合气体的平均式量保持不变 b. CO2和H2的体积分数保持不变 c. CO2和H2的转化率相等
d. 混合气体的密度保持不变 e. 1 mol CO2生成的同时有3 mol HH键断裂
(2) 改变温度，使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＜0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T1℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见表：
反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应I：恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min | 4.5 | ||||
20min | 1 | ||||
30min | 1 | ||||
反应II：绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①达到平衡时，反应I、II对比：平衡常数K(I)___K(II)(填“＞”“＜”或“=”下同)；平衡时CH3OH的浓度c(I)___c(II)。
②对反应I，前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=_____。在其他条件不变的情况下，若30 min时只改变温度T2℃，此时H2的物质的量为3.2 mol，则T1____T2(填“＞”、“＜”或“=”)。若30 min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡_____移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
