Question

【题目】某校化学趣小组设计了图示实验装置来测定某铁碳合金的质量分数。

完成下列填空：

（1）m g铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：①常温下碳与浓硫酸不反应；②______________________________________。

（2）加热时A中碳与浓硫酸反应的化学方程式为____________，B中的现象是__________；C的作用是______________________________。

（3）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重，E称重b g。则铁碳合金中铁的质量分数的表达式为______________________________（化简后的表达式）。

（4）甲同学认为利用此装置测得铁的质量分数偏大，可能的原因是__________________。

（5）乙同学提出，本套装置在设计上存在多处缺陷而导致实验结果不准确，其中会导致铁质量质量分数测量值偏低是___________（回答一条即可）。

Answer 1

【答案】常温下铁遇浓硫酸发生“钝化” C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O 品红溶液褪色 检验SO2是否除尽 装置中残留的CO2未被E吸收 E中碱石灰会吸收空气中的CO2、H2O等

【解析】

由装置图可知，该实验原理：通过测定干燥管E的质量增重确定二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算铁碳合金中碳的质量，进而计算铁的质量，再计算合金中铁的质量分数．故二氧化硫会影响二氧化碳的测定，进入干燥管E的气体应除去二氧化硫、且干燥．装置A：碳和浓硫酸反应，装置B：检验二氧化硫，装置C：除去二氧化硫，装置D：干燥二氧化碳，装置E：吸收二氧化碳。

（1）常温下碳与浓硫酸不反应，铁在浓硫酸中发生钝化现象；
（2）碳与浓硫酸在加热的条件下生成二氧化硫、二氧化碳、水；
A中生成的气体含有CO2、2SO2，SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色；
二氧化硫存在会影响二氧化碳的质量测定，C装置的作用为除尽反应产物中的SO2气体；（3）E增重bg为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒计算合金中碳元素的质量，合金的质量减去碳元素质量等于铁的质量，再根据质量分数定义计算；

（4）装置内残留部分二氧化碳，未能被装置E完全吸收，导致测量的二氧化碳的质量偏小，即合金中碳元素的质量偏小；

（5）由装置图可知，SO2不一定能全部被品红KMnO4除去，E中碱石灰会吸收空气中的CO2、H2O等。

（1）常温下，铁与浓硫酸反应生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内金属继续与浓硫酸反应，发生钝化现象，
故答案为：常温下铁遇浓硫酸发生“钝化”；
（2）碳与浓硫酸在加热的条件下生成二氧化硫、二氧化碳、水，反应的化学方程式为：C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O，A中生成的气体含有CO2、2SO2，SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色；C装置的作用为除尽反应产物中的SO2气体，防止影响二氧化碳的质量测定，

故答案为：C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O；品红溶液褪色；检验SO2是否除尽；

（3）E增重b g为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可知

合金中碳元素的质量为 ，

合金中铁的质量为，

故铁的质量分数，

故答案为：；

（4）装置内残留部分二氧化碳，未能被装置E完全吸收，导致测量的二氧化碳的质量偏小，即合金中碳元素的质量偏小，铁元素的质量增大，质量分数增大，

故答案为：装置中残留的CO2未被E吸收；
（5）由装置图可知，SO2不一定能全部被品红KMnO4除去，E中碱石灰会吸收空气中的CO2、H2O等，
故答案为：E中碱石灰会吸收空气中的CO2、H2O等。