Question

（10分）现有ag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，设计了下图所示的实验装置和实验方案（夹持仪器已省略），请回答相应问题。

（1）未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：____                    _。
（2）点燃酒精灯一段时间后，A、B中可观察到明显的现象。写出碳与浓硫酸加热反应的化学方程式_____________________________________。
（3）待A中不再逸出气体时停止加热，拆下E并称重。E增重b g。铁碳合金中铁的质量分数为_____________________(写表达式)。能用该方法测定的前提现象是            。
（4）某同学认为上述方法较复杂，使用下图所示的装置和其它常用实验仪器测定某些数据即可。为了快速和准确的计算出铁的质量分数，最简便的实验操作是_______(填写代号)。

A．用排水法测定H₂的体积
B．反应结束后，过滤、洗涤、干燥、称量残渣的质量
C．测定反应前后装置和药品的总质量。

Answer 1

（10分）（1）常温下，碳和铁不与浓硫酸反应
（2）C+2H₂SO₄(浓)CO₂↑+SO₂↑+2H₂O
（3）(11a－3b)/11a   C中紫色未褪尽
（4）C   （每空2分）

（1）浓硫酸具有强氧化性，但在常温下，碳和铁不与浓硫酸反应，所以A、B中没有明显的现象。
（2）在加热的条件下，碳被浓硫酸氧化生成CO₂，同时浓硫酸被还原生成SO₂，反应的方程式是C+2H₂SO₄(浓)CO₂↑+SO₂↑+2H₂O。
（3）由于反应中生成的SO₂被B、C吸收，水蒸气被浓硫酸吸收，所以E中吸收的是CO₂，即CO₂的物质的量是b/44mol，因此原合金中碳的质量是12b/44g。所以铁碳合金中铁的质量分数为＝(11a－3b)/11a。能用该方法测定的前提是SO₂完全被B、C吸收，所以实验现象是C中紫色未褪尽，即说明SO₂已经完全被吸收。
（4）由于排水法测量氢气的体积不易操作，且误差较大，选项A不正确；B中操作太繁琐，不正确；由于碳和稀硫酸不反应，而铁能和稀硫酸反应生成氢气，所以通过测定反应前后装置和药品的总质量即可以得出氢气的质量，进而得出铁的质量，所以正确的答案选C。