Question

【題目】某化學興趣小組設計了圖示實驗裝置(圖中省略了夾持儀器)來測定某鐵碳合金中鐵的質量分數。

（1）mg鐵碳合金中加入過量濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，其原因是：

①常溫下碳與濃硫酸不反應；

②__。

（2）寫出加熱時A中碳與濃硫酸發生反應的化學方程式__。

（3）B中的現象是__，C的作用是__。

（4）待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下E并稱重，E增重bg。則鐵碳合金中鐵的質量分數為__(寫表達式)。

（5）甲同學認為利用此裝置測得鐵的質量分數偏大，請你寫出可能的原因：__。

（6）本套裝置在設計上存在缺陷，其中導致測得鐵的質量分數偏低的是(答一條即可)__。

Answer 1

【答案】常溫下Fe遇濃硫酸發生鈍化 C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O 品紅溶液退色 除去反應產物中的SO2氣體 裝置內的CO2難以趕盡，導致E質量增重偏小 SO2不一定能全部被品紅、KMnO4除去或E中堿石灰會吸收空氣中的CO2、H2O

【解析】

由裝置圖可知，該實驗原理：通過測定干燥管E的質量增重確定二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量計算鐵碳合金中碳的質量，進而計算鐵的質量，再計算合金中鐵的質量分數；二氧化硫會影響二氧化碳的測定，進入干燥管E的氣體應除去二氧化硫、且干燥。

（1）常溫下，鐵與濃硫酸反應生成一層致密的氧化物保護膜，阻止內金屬繼續與濃硫酸反應，發生鈍化現象；

（2）碳與濃硫酸在加熱的條件下生成二氧化硫、二氧化碳、水，反應方程式為C+2H2SO4（濃）CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（3）生成的氣體中含有二氧化硫，可使品紅溶液褪色；二氧化硫也能被堿石灰吸收，會影響二氧化碳的測定，可以用酸性高錳酸鉀溶液吸收；

（4）E增重bg為二氧化碳的質量，根據碳元素守恒可知合金中碳元素的質量為bg，合金中鐵的質量為mg-bg=（m-b）g，故鐵的質量分數=；

（5）裝置內殘留部分二氧化碳，未能被裝置E完全吸收，導致測量的二氧化碳的質量偏小，即合金中碳元素的質量偏小，鐵元素的質量增大，質量分數增大；
（6）由裝置圖可知，SO2不一定能全部被品紅KMnO4除去，E中堿石灰會吸收空氣中的CO2、H2O等。