Question

现有某铁碳合金（铁和碳两种单质的混合物），某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了下图所示的实验装置（夹持仪器已省略）和实验方案进行实验探究．

（1）装置A的名称：

 

；检查上述装置气密性的一种方法是：关闭分液漏斗的活塞，在F装置后面连上一根导管，然后

 

，则证明装置的气密性良好．
（2）往A中滴足量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：

 

．
（3）装置C的现象

 

；C发生反应后生成两种硫酸盐，写出C中的化学方程式

 

．
（4）装置F的作用

 

．称量E的质量，并将a g铁碳合金样品放入装置A中，再加入足量的浓硫酸，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．铁碳合金中碳的质量分数为

 

（写表达式）．
（5）某同学认为，依据此实验测得的数据有问题，因为反应产生的CO₂气体未能完全排到装置E中，请问该同学的观点是否正确

 

（“是”或“否”）；铁的质量分数会

 

（偏大、偏小、不变）．

Answer 1

考点：浓硫酸的性质实验

专题：氧族元素

分析：（1）依据装置中的压强变化恒容液面变化分析检验，最后导气管插入水，加热发生装置导气管冒气泡，停止加热上升一段水柱；
（2）常温下铁在浓硫酸中钝化，碳和浓硫酸在加热条件下才能反应；
（3）二氧化硫具有还原性，能被高锰酸钾氧化为硫酸根离子，据此回答；
（4）碱石灰增加的质量可以确定反应中产生的二氧化碳的质量，但是不能收到空气中的水以及二氧化碳的影响，根据实验原理结合元素守恒来计算；
（5）碱石灰增加的质量可以确定反应中产生的二氧化碳的质量，应该保证全部生成的二氧化碳都被碱石灰吸收，否则产生实验误差．

解答： 解：铁和碳单质均可以和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫，二氧化硫的检验可以用品红，吸收可以用高猛酸钾，将产生的二氧化碳用浓硫酸干燥，通入碱石灰，根据碱石灰增加的质量可以确定二氧化碳的质量，根据C元素守恒，可以计算碳单质的质量，进而计算铁的质量，得到铁的质量分数；
（1）装置A是蒸馏烧瓶；检查上述装置气密性的一种方法是：关闭分液漏斗的活塞，在F装置后面连上一根导管，然后把最后导气管插入水，加热发生装置导气管冒气泡，停止加热上升一段水柱证明装置气密性好；
故答案为：蒸馏烧瓶；将导气管插入水中，加热烧瓶，导气管冒气泡，停止加热有一段水柱上升；
（2）往A中滴加足量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，常温下铁在浓硫酸中钝化，碳和浓硫酸在加热条件下才能反应；
故答案为：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；
（3）装置C是利用高锰酸钾溶液的强氧化性吸收二氧化硫，二氧化硫具有还原性，能被高锰酸钾氧化为硫酸根离子，5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄ ，看到高锰酸钾颜色变浅，故答案为：颜色变浅；5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄；
（4）碱石灰增加的质量可以确定反应中产生的二氧化碳的质量，但是不能收到空气中的水以及二氧化碳的影响，装置F防止外界空气中CO₂、水蒸气进入E管；E增重b g，即生成二氧化碳的质量是bg，根据碳元素守恒，所以混合物中含有碳单质的质量是

bg

44g/mol

×12g/mol=

12b

44

g，所以铁碳合金中碳的质量分数为

12b

44a

×100%，故答案为：防止外界空气中CO₂、水蒸气进入E管；

12b

44a

×100%；
 （5）反应产生的CO₂气体未能完全排到装置E中，则E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：是；偏大．

点评：本题考查了物质性质的探究实验方法，装置的特征分析，流程反应和试剂作用是解题关键，题目难度中等．