Question

現(xiàn)有某鐵碳合金（鐵和碳兩種單質(zhì)的混合物），k某化學(xué)興趣小組為了測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設(shè)計了下圖所示的實驗裝置（夾持儀器已省略）和實驗方案進行實驗探究．

（1）檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后

 

，則證明裝置的氣密性良好．
（2）往A中滴加足量的濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是：

 

．
（3）A中鐵與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

，
（4）裝置C的作用

 

．
（5）稱量E的質(zhì)量，并將a g鐵碳合金樣品放入裝置A中，再加入足量的濃硫酸，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．鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為

 

（寫表達式）．
（6）甲同學(xué)認為，依據(jù)此實驗測得的數(shù)據(jù)，計算合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)可能會偏低，原因是空氣中CO₂、H₂O進入E管使b增大．你認為改進的方法是

 

．
（7）乙同學(xué)認為，即使甲同學(xué)認為的偏差得到改進，依據(jù)此實驗測得合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)也可能會偏高．你認為其中的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)裝置中的壓強變化恒容液面變化分析檢驗，最后導(dǎo)氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱；
（2）常溫下鐵在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才能反應(yīng)；
（3）鐵和過量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水；
（4）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強氧化性吸收二氧化硫；
（5）根據(jù)mg鐵碳合金，加入過量濃硫酸，E增重bg，則生成二氧化碳的質(zhì)量為bg，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則可求出mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量進而求出鐵的質(zhì)量分數(shù)；
（6）E裝置后再連接一個盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入干燥管；
（7）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收．

解答：解：（1）關(guān)閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后把最后導(dǎo)氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱證明裝置氣密性好；
故答案為：將導(dǎo)氣管插入水中，加熱燒瓶，導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升；
（2）往A中滴加足量的濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，常溫下鐵在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才能反應(yīng)；
故答案為：常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應(yīng)，故無明顯現(xiàn)象；
（3）鐵和過量濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（4）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強氧化性吸收二氧化硫，5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄ ；
故答案為：吸收除去二氧化硫；
（5）稱取mg鐵碳合金，加入過量濃硫酸，加熱待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下E裝置并稱重，E增重bg，則生成二氧化碳的質(zhì)量為bg，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量為

12b

44

=

3b

11

g，則含鐵的質(zhì)量為mg-

3b

11

g，鐵的質(zhì)量分數(shù)為

11m-3b

11m

×100%；
故答案為：

11m-3b

11m

×100%；
（6）E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使b增大，改進的方法是增加一個盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳和水進入；
故答案為：E裝置后再連接一個盛堿石灰的干燥管；
（7）裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收會導(dǎo)致測定結(jié)果偏低，故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導(dǎo)致b偏低．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗方法，裝置的特征分析，流程反應(yīng)和試劑作用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．