题目内容
（2012?信阳二模）某校化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了下图所示的实验装置和实验方案（夹持仪器已省略），请你参与此项活动并回答相应问题．
Ⅰ、探究浓硫酸的某些性质
（1）按图1的连接装置，检查装置的气密性，称量E的质量．
（2）将m g铁碳合金样品放入A中，再加入适量的浓硫酸．未点燃酒精灯前，A、B容器中均无明显现象，其原因是：
（3）点燃酒精灯一段时间后，A、B中可观察到明显的现象．写出A中发生反应的化学方程式
（4）反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因温度较高，反应放热外，还可能的原因是
Ⅱ、测定铁的质量分数
（5）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．则铁碳合金中铁的质量分数为
×100%
×100%（用含m、b的表达式表示）．
（6）甲同学认为，依据此实验测得的数据，计算合金中铁的质量分数可能会偏低，原因是空气中CO2、H2O进入E管使b增大．你认为改进的方法是
（7）乙同学认为，即使甲同学认为的偏差得到改进，依据此实测得合金中铁的质量分数也可能会偏高．你认为其中的原因是
（8）某同学认为上述方法较复杂，使用下图所示的装置和其他常用实验仪器测定某些数据即可．为了快速准确的计算出铁的质量分数，最简便的实验操作是
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．
Ⅰ、探究浓硫酸的某些性质
（1）按图1的连接装置，检查装置的气密性，称量E的质量．
（2）将m g铁碳合金样品放入A中，再加入适量的浓硫酸．未点燃酒精灯前，A、B容器中均无明显现象，其原因是：
常温下，Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应
常温下，Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应
．（3）点燃酒精灯一段时间后，A、B中可观察到明显的现象．写出A中发生反应的化学方程式
2Fe+6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O
| ||
2Fe+6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O
、
| ||
C+2H2SO4（浓）
CO2↑+2SO2↑+2H2O
| ||
C+2H2SO4（浓）
CO2↑+2SO2↑+2H2O
．
| ||
（4）反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因温度较高，反应放热外，还可能的原因是
铁、碳在酸溶液中形成原电池
铁、碳在酸溶液中形成原电池
．Ⅱ、测定铁的质量分数
（5）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．则铁碳合金中铁的质量分数为
| 11m-3b |
| 11m |
| 11m-3b |
| 11m |
（6）甲同学认为，依据此实验测得的数据，计算合金中铁的质量分数可能会偏低，原因是空气中CO2、H2O进入E管使b增大．你认为改进的方法是
E装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管
E装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管
．（7）乙同学认为，即使甲同学认为的偏差得到改进，依据此实测得合金中铁的质量分数也可能会偏高．你认为其中的原因是
反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中，导致b偏低
反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中，导致b偏低
．（8）某同学认为上述方法较复杂，使用下图所示的装置和其他常用实验仪器测定某些数据即可．为了快速准确的计算出铁的质量分数，最简便的实验操作是
C
C
（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．
分析：（2）常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
（3）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和二氧化硫水，碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳二氧化硫水，据此写出反应的化学方程式；
（4）铁碳在硫酸溶液中形成原电池能加快化学反应速率；
（5）根据mg铁碳合金，加入过量浓硫酸，气体通过浓硫酸干燥后通入干燥管E，E中所装试剂为碱石灰，可吸收CO2；E增重bg，则生成二氧化碳的质量为bg，根据质量守恒定律，则可求出mg铁碳合金中含碳元素的质量进而求出铁的质量分数；
（6）E装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入干燥管；
（7）装置中生成的二氧化碳不能全部被碱石灰吸收；
（8）因为铁碳合金中的铁可以与稀硫酸反应生成氢气，瓶总质量的减少量即为氢气的生成量．
（3）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和二氧化硫水，碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳二氧化硫水，据此写出反应的化学方程式；
（4）铁碳在硫酸溶液中形成原电池能加快化学反应速率；
（5）根据mg铁碳合金，加入过量浓硫酸，气体通过浓硫酸干燥后通入干燥管E，E中所装试剂为碱石灰，可吸收CO2；E增重bg，则生成二氧化碳的质量为bg，根据质量守恒定律，则可求出mg铁碳合金中含碳元素的质量进而求出铁的质量分数；
（6）E装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入干燥管；
（7）装置中生成的二氧化碳不能全部被碱石灰吸收；
（8）因为铁碳合金中的铁可以与稀硫酸反应生成氢气，瓶总质量的减少量即为氢气的生成量．
解答：解：（2）常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应，故无明显现象，
故答案为：常温下，Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
（3）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和二氧化硫水，反应的化学方程式为：2Fe+6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O；碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳二氧化硫水，反应的写化学方程式为：C+2H2SO4（浓）
CO2↑+2SO2↑+2H2O，
故答案为：2Fe+6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O；C+2H2SO4（浓）
CO2↑+2SO2↑+2H2O；
（4）铁碳在酸溶液中符合原电池的组成条件，形成原电池反应，原电池能加快化学反应速率，
故答案为：铁、碳在酸溶液中形成原电池；
（5）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E装置并称重，E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%，
故答案为：
×100%；
（6）E中所装试剂为碱石灰，可吸收空气中CO2、H2O使b增大，改进的方法是增加一个盛碱石灰的干燥管防止空气中的二氧化碳和水进入；
故答案为：E装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管；
（7）装置中生成的二氧化碳不能全部被碱石灰吸收会导致测定结果偏低，
故答案为：反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中，导致b偏低；
（8）因为铁碳合金中的铁可以与稀硫酸反应生成氢气，瓶总质量的减少量即为氢气的生成量，而铁的质量可以通过释放氢气的质量求出，进而计算铁的质量分数；测定反应前后装置和药品的总质量是最简便的实验操作；用排水法测定H2的体积增加实验操作收集时易损耗气体造成误差；反应结束后，过滤、洗涤、称量残渣的质量，需要过滤装置、天平称量等多部实验操作，增加操作仪器和步骤会对实验结果产生较多的误差，所以只有C是最简单的操作，
故选C．
故答案为：常温下，Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
（3）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和二氧化硫水，反应的化学方程式为：2Fe+6H2SO4（浓）
| ||
| ||
故答案为：2Fe+6H2SO4（浓）
| ||
| ||
（4）铁碳在酸溶液中符合原电池的组成条件，形成原电池反应，原电池能加快化学反应速率，
故答案为：铁、碳在酸溶液中形成原电池；
（5）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E装置并称重，E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=
| bg |
| 44g/mol |
| 3b |
| 11 |
| 3b |
| 11 |
mg-
| ||
| m |
| 11m-3b |
| 11m |
故答案为：
| 11m-3b |
| 11m |
（6）E中所装试剂为碱石灰，可吸收空气中CO2、H2O使b增大，改进的方法是增加一个盛碱石灰的干燥管防止空气中的二氧化碳和水进入；
故答案为：E装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管；
（7）装置中生成的二氧化碳不能全部被碱石灰吸收会导致测定结果偏低，
故答案为：反应产生的CO2气体未能完全排到装置E中，导致b偏低；
（8）因为铁碳合金中的铁可以与稀硫酸反应生成氢气，瓶总质量的减少量即为氢气的生成量，而铁的质量可以通过释放氢气的质量求出，进而计算铁的质量分数；测定反应前后装置和药品的总质量是最简便的实验操作；用排水法测定H2的体积增加实验操作收集时易损耗气体造成误差；反应结束后，过滤、洗涤、称量残渣的质量，需要过滤装置、天平称量等多部实验操作，增加操作仪器和步骤会对实验结果产生较多的误差，所以只有C是最简单的操作，
故选C．
点评：本题考查了物质性质的探究实验方法，熟悉装置及装置中每部分的作用是解答本题的关键，题目难度中等，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．
练习册系列答案
相关题目