Question

某化學興趣小組為了測定某鐵碳合金中鐵的質量分數，并探究濃硫酸的某些性質，設計了如圖所示的實驗裝置和實驗方案（夾持儀器已省略），請據此項回答相應問題．
Ⅰ探究濃硫酸的某些性質
（1）按圖示連接裝置，檢查裝置的氣密性，稱量E的質量．
（2）將a g鐵碳合金樣品放入A中，再加入適量的濃硫酸．儀器A的名稱為

蒸餾燒瓶

，
未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，其原因是：

常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應

．
（3）點燃酒精燈一段時間后，A、B中可觀察到明顯現象．
A中開始發生反應的化學方程式為：2Fe+6H₂SO₄ 

△

 Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O和

C+2H₂SO₄（濃）

△  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

 （寫化學方程式）．
B中的現象是

品紅溶液褪色

，由此可得到濃硫酸具有

強氧化性

性，C裝置的作用

除去二氧化硫并檢驗二氧化硫以除盡

．
（4）隨著反應的進行，A中還可能發生某些離子反應．寫出相應的離子方程式

Fe+2H⁺=Fe²+H₂↑

．
（5）反應一段時間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因溫度較高，反應放熱外，還可能的原因是

碳鐵合金在酸溶液中形成原電池

．
Ⅱ測定鐵的質量分數
（6）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．
鐵碳合金中鐵的質量分數為

1-

3b

11a

（寫表達式），為使實驗數據更為精確，可在裝有堿石灰的干燥管后加入

另一個裝有堿石灰的干燥管

．

Answer 1

分析：（2）儀器A為蒸餾燒瓶；常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應；
（3）加熱條件下，Fe、碳都與濃硫酸反應，碳與濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳與水；
二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液褪色；
反應中體現濃硫酸的強氧化性；
由裝置可知，實驗是通過測定E裝置堿石灰增重，測定二氧化碳的質量，進而測定鐵的含量，堿石灰可以吸收二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可以被酸性高錳酸鉀氧化二除去，根據顏色變化確定二氧化硫是否除盡；
（4）隨反應進行濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵與氫氣；
（5）碳鐵合金形成原電池，原電池能加快化學反應速率；
（6）根據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量為bg，根據質量守恒定律，則可求出mg鐵碳合金中含碳元素的質量進而求出鐵的質量分數；
E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使測定二氧化碳的質量增大，應則E裝置后再連接1個裝有堿石灰的干燥管．

解答：解：（2）儀器A為蒸餾燒瓶；常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應，沒有二氧化硫生成，故A、B均無明顯現象，
故答案為：蒸餾燒瓶；常溫下Fe在濃硫酸中鈍化，碳不與濃硫酸反應；
（3）加熱條件下，Fe、碳都與濃硫酸反應，碳與濃硫酸反應生成二氧化硫、二氧化碳與水，反應方程式為：C+2H₂SO₄（濃）

△  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；反應生成二氧化硫，二氧化硫具有漂白性，B裝置中品紅溶液褪色；
反應中體現濃硫酸的強氧化性；
由裝置可知，實驗是通過測定E裝置堿石灰增重，測定二氧化碳的質量，進而測定鐵的含量，堿石灰可以吸收二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可以被酸性高錳酸鉀氧化二除去，根據顏色變化確定二氧化硫是否除盡，故C的作用是除去二氧化硫并檢驗二氧化硫以除盡，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；品紅溶液褪色；強氧化性；除去二氧化硫并檢驗二氧化硫以除盡；
（4）隨反應進行濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵與氫氣，反應離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²+H₂↑，
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²+H₂↑；
（5）碳鐵合金在酸溶液中形成原電池，原電池能加快化學反應速率，故答案為：碳鐵合金在酸溶液中形成原電池；
（6）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量為bg，根據質量守恒定律，則mg鐵碳合金中含碳元素的質量為

bg

44g/mol

×12g/mol=

3b

11

g，則含鐵的質量為ag-

3b

11

g，鐵的質量分數為

ag- 3b 11 g

ag

=1-

3b

11a

，
E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使測定二氧化碳的質量增大，應則E裝置后再連接1個裝有堿石灰的干燥管，
故答案為：1-

3b

11a

；另一個裝有堿石灰的干燥管．

點評：本題考查物質組成含量測定、濃硫酸的性質及實驗，熟悉裝置及裝置中每部分的作用是解答本題的關鍵，難度適中．