题目内容

现有铁、碳两种元素组成的合金,某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数,设计了如下实验装置和实验方案.
Ⅰ.探究该合金的某些性质
(1)取ag合金粉末放入蒸馏烧瓶中,并加入足量浓H2SO4,A、B中均无明显现象,原因是
 
.
(2)点燃酒精灯一段时间后,A中剧烈反应,请写出A中反应的化学方程式
 
、
 
.
(3)反应一段时间后,B中的现象为
 
.
Ⅱ.测定样品中碳的质量分数
(4)装置C的作用
 
,装置D的作用
 
.
(5)反应结束后,若U形管E增重mg,则合金中碳的质量分数为
 
(用含m和a的式子表示).
考点:探究物质的组成或测量物质的含量,浓硫酸的性质
专题:实验探究和数据处理题
分析:(1)常温下铁在浓硫酸中钝化;
(2)铁、碳与浓硫酸在加热条件下才能反应;
(3)二氧化硫具有漂白性,在盛有品红溶液的B试管中,通入二氧化硫,溶液褪色;
(4)装置C盛有高锰酸钾溶液,可以吸收二氧化硫气体,装置D中浓硫酸是吸收其他中的水蒸气,干燥气体;
(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,根据实验原理结合元素守恒来计算;
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,进而计算碳的质量分数;
(1)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;
(2)点燃酒精灯一段时间后,A中剧烈反应,Fe、C都与浓硫酸反应,化学方程式为:2Fe+6H2SO4(浓)
  △  
.
 
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O、C+2H2SO4(浓)
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O;
故答案为:2Fe+6H2SO4(浓)
  △  
.
 
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O、C+2H2SO4(浓)
  △  
.
 
CO2↑+2SO2↑+2H2O;
(3)二氧化硫具有漂白性,在盛有品红溶液的B试管中,通入二氧化硫,溶液褪色;
故答案为:品红溶液红色褪去;
(4)装置C盛有高锰酸钾溶液,可以吸收二氧化硫气体,装置D中浓硫酸是吸收其他中的水蒸气,干燥气体;
故答案为:除去二氧化硫,除去水蒸气;
(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,E增重m g,即生成二氧化碳的质量是mg,根据碳元素守恒,所以混合物中含有碳单质的物质的量是
mg
44g/mol
mol,所以铁碳合金中碳的质量分数为
12m
44a
×100%=
3m
11a
×100%;
故答案为:
3m
11a
×100%;
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.
练习册系列答案
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;
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0(填“>”、=或“<”)
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(填序号).
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