Question

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）m g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b g．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

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．故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，
故答案為：常溫下Fe遇濃硫酸發生鈍化；
（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，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（3）A中生成的氣體含有CO₂、2SO₂，SO₂具有漂白性，能使品紅溶液褪色；
C裝置的作用為除盡反應產物中的SO₂氣體，防止影響二氧化碳的質量測定，
故答案為：品紅溶液褪色；除盡反應產物中的SO₂氣體；
（4）E增重b g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

12

44

bg，合金中鐵的質量為mg-

12

44

bg=（m-

3

11

b）g，故鐵的質量分數

(m- 3 11 b)g

mg

=

11m-3b

11m

，
故答案為：

11m-3b

11m

；
（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，
故答案為：裝置內的CO₂難以趕盡，導致E質量增重偏小；
（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，
故答案為：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等．