Question

某校化学兴趣小组设计了图示实验装置（图中省略了夹持仪器）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。

⑴ m克铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是

①常温下碳与浓硫酸不反应；②   ___________________  。

⑵写出加热时A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式  ______________________  。

⑶B中的现象是：   _______________________________________  ；

C的作用是：  ___________________ _______________________  。

⑷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)。

(5)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

【答案】

⑴ 常温下Fe遇浓硫酸发生钝化 ⑵   C + 2H₂SO₄(浓) ＝ CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O 

⑶  品红溶液褪色，或“颜色变浅”   除尽反应产物中的SO₂气体 

⑷ （11m－3b）/11m 

⑸既有Fe³⁺又有Fe²⁺   

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⁺。 

【解析】

试题分析：常温下，铁遇浓硫酸发生钝化，炭与浓硫酸不反应；加热时，铁与过量浓硫酸生成硫酸铁、二氧化硫和水、炭与浓硫酸生成二氧化碳、二氧化硫和水。二氧化硫使品红褪色，酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，浓硫酸干燥二氧化碳，二氧化碳被碱石灰吸收，由C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O得n(C)=n(CO₂)=b/44mol，所以炭的质量分数为3b/11m，铁的质量分数为（11m－3b）/11m。反应一段时间后，A中的金属阳离子可能有Fe²⁺或Fe³⁺或Fe²⁺和Fe³⁺，检验A中存在Fe³⁺可用KSCN溶液，检验A中存在Fe²⁺可用酸性高锰酸钾溶液，Fe²⁺能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

考点：化学实验 化学计算 离子的检验 化学方程式的书写

点评：本题实验装置须改进，因E中的碱石灰能吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，所以应在E后再连一个E 装置，减少误差。