Question

某化學(xué)小組利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定生鐵樣品（除鐵和碳外，不含其它雜質(zhì)）中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并探究濃硫酸的性質(zhì)（某些夾持儀器已略去；忽略實(shí)驗(yàn)前裝置中的空氣和實(shí)驗(yàn)后殘留氣體）．已知酸性KMnO₄溶液可以把硫 從+4價(jià)氧化為+6價(jià)．

（1）開(kāi)始時(shí)A中碳和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）裝置B中的現(xiàn)象是

 

；裝置E的作用是

 

．
（3）裝置C的作用是

 

；證明此結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

．
（4）此裝置存在一定的缺陷，改進(jìn)的方法是

 

．
（5）利用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若實(shí)驗(yàn)前稱取m g生鐵樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后D管增重b g，則此樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（用數(shù)學(xué)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：鐵和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，二氧化硫的檢驗(yàn)可以用品紅，吸收可以用高猛酸鉀，將產(chǎn)生的二氧化碳用濃硫酸干燥，通入堿石灰，根據(jù)堿石灰增加的質(zhì)量可以確定二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)C元素守恒，可以計(jì)算碳單質(zhì)的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵的質(zhì)量，得到鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（1）碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，依據(jù)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式的原則寫(xiě)出；
（2）B中品紅的紅色褪去是利用了二氧化硫的漂白性；通過(guò)現(xiàn)象證明濃硫酸生成了二氧化硫，表現(xiàn)了強(qiáng)氧化性；
（3）二氧化硫具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為硫酸根離子，據(jù)此回答；
（4）從裝置C出來(lái)的二氧化碳沒(méi)有干燥，混有水蒸氣；
（5）堿石灰增加的質(zhì)量可以確定反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合元素守恒來(lái)計(jì)算．

解答： 解：（1）碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳二氧化硫水，方程式分別為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（2）鐵和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，碳和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，二氧化硫具有漂白性，能使品紅褪色，故B中品紅的紅色褪去；堿石灰增加的質(zhì)量可以確定反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，但是不能受到空氣中的水以及二氧化碳的影響，裝置E防止外界空氣中CO₂、水蒸氣進(jìn)入D管；故答案為：
品紅溶液褪色；除去空氣中的水和二氧化碳；
（3）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫，二氧化硫具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為硫酸根離子，5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄ ，看到高錳酸鉀顏色變淺，故答案為：除去二氧化硫；高錳酸鉀顏色變淺；
（4）從裝置C出來(lái)的二氧化碳沒(méi)有干燥，混有水蒸氣，D裝置把二氧化碳和水蒸氣都吸收，導(dǎo)致測(cè)得結(jié)果有誤差，改進(jìn)的方法是在C與D之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶，故答案為：在C與D之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶；
（5）堿石灰增加的質(zhì)量可以確定反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，D增重b g，即生成二氧化碳的質(zhì)量是bg，根據(jù)碳元素守恒，所以混合物中含有碳單質(zhì)的質(zhì)量是

bg

44g/mol

×12g/mol=

3b

11

g，所以鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

mg- 3b 11 g

mg

×100%=

11m-3b

11m

×100%．
故答案為：

11m-3b

11m

×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)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．