Question

17．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．

（1）将a g铁碳合金样品放入装置A中，再加入足量的浓硫酸，加热，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$\frac{11a-3b}{11a}$×100%（写表达式）．
（2）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．

Answer 1

分析 由装置图可知，该实验原理：通过测定干燥管E的质量增重确定二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算铁碳合金中碳的质量，进而计算铁的质量，再计算合金中铁的质量分数．故二氧化硫会影响二氧化碳的测定，进入干燥管E的气体应除去二氧化硫、且干燥．
（1）E增重b g为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒计算合金中碳元素的质量，合金的质量减去碳元素质量等于铁的质量，再根据质量分数定义计算；
（2）增大反应速率的因素依据反应过程分析可知为升高温度，形成原电池反应等．

解答 解：由装置图可知，该实验原理：通过测定干燥管E的质量增重确定二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算铁碳合金中碳的质量，进而计算铁的质量，再计算合金中铁的质量分数．故二氧化硫会影响二氧化碳的测定，进入干燥管E的气体应除去二氧化硫、且干燥．
（1）E增重b g为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可知合金中碳元素的质量为 $\frac{12}{44}$bg，合金中铁的质量为ag-$\frac{12}{44}$bg=（a-$\frac{3}{11}$b）g，故铁的质量分数=$\frac{a-\frac{3}{11}b}{m}$×10×%=$\frac{11a-3b}{11a}$×100%，
故答案为：$\frac{11a-3b}{11a}$×100%；
（2）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，可能是铁和杂质碳在硫酸溶液中形成原电池反应，铁做负极发生氧化反应，加快反应速率，
故答案为：铁、碳在酸溶液中形成原电池．

点评 本题考查了学生对实验原理的理解、元素化合物性质、化学计算、原电池反应等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．