Question

某化学兴趣小组为了测定某铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了如图所示的实验装置和实验方案（夹持仪器已省略），请据此项回答相应问题．
Ⅰ探究浓硫酸的某些性质
（1）按图示连接装置，检查装置的气密性，称量E的质量．
（2）将a g铁碳合金样品放入A中，再加入适量的浓硫酸．仪器A的名称为

蒸馏烧瓶

，
未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：

常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应

．
（3）点燃酒精灯一段时间后，A、B中可观察到明显现象．
A中开始发生反应的化学方程式为：2Fe+6H₂SO₄ 

△

 Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O和

C+2H₂SO₄（浓）

△  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

 （写化学方程式）．
B中的现象是

品红溶液褪色

，由此可得到浓硫酸具有

强氧化性

性，C装置的作用

除去二氧化硫并检验二氧化硫以除尽

．
（4）随着反应的进行，A中还可能发生某些离子反应．写出相应的离子方程式

Fe+2H⁺=Fe²+H₂↑

．
（5）反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因温度较高，反应放热外，还可能的原因是

碳铁合金在酸溶液中形成原电池

．
Ⅱ测定铁的质量分数
（6）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重．E增重b g．
铁碳合金中铁的质量分数为

1-

3b

11a

（写表达式），为使实验数据更为精确，可在装有碱石灰的干燥管后加入

另一个装有碱石灰的干燥管

．

Answer 1

分析：（2）仪器A为蒸馏烧瓶；常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
（3）加热条件下，Fe、碳都与浓硫酸反应，碳与浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳与水；
二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色；
反应中体现浓硫酸的强氧化性；
由装置可知，实验是通过测定E装置碱石灰增重，测定二氧化碳的质量，进而测定铁的含量，碱石灰可以吸收二氧化硫，二氧化硫具有还原性，可以被酸性高锰酸钾氧化二除去，根据颜色变化确定二氧化硫是否除尽；
（4）随反应进行浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁与氢气；
（5）碳铁合金形成原电池，原电池能加快化学反应速率；
（6）根据mg铁碳合金，加入过量浓硫酸，E增重bg，则生成二氧化碳的质量为bg，根据质量守恒定律，则可求出mg铁碳合金中含碳元素的质量进而求出铁的质量分数；
E中所装试剂为碱石灰，可吸收空气中CO₂、H₂O使测定二氧化碳的质量增大，应则E装置后再连接1个装有碱石灰的干燥管．

解答：解：（2）仪器A为蒸馏烧瓶；常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应，没有二氧化硫生成，故A、B均无明显现象，
故答案为：蒸馏烧瓶；常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
（3）加热条件下，Fe、碳都与浓硫酸反应，碳与浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳与水，反应方程式为：C+2H₂SO₄（浓）

△  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；反应生成二氧化硫，二氧化硫具有漂白性，B装置中品红溶液褪色；
反应中体现浓硫酸的强氧化性；
由装置可知，实验是通过测定E装置碱石灰增重，测定二氧化碳的质量，进而测定铁的含量，碱石灰可以吸收二氧化硫，二氧化硫具有还原性，可以被酸性高锰酸钾氧化二除去，根据颜色变化确定二氧化硫是否除尽，故C的作用是除去二氧化硫并检验二氧化硫以除尽，
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）

△  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；品红溶液褪色；强氧化性；除去二氧化硫并检验二氧化硫以除尽；
（4）随反应进行浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁与氢气，反应离子方程式为：Fe+2H⁺=Fe²+H₂↑，
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²+H₂↑；
（5）碳铁合金在酸溶液中形成原电池，原电池能加快化学反应速率，故答案为：碳铁合金在酸溶液中形成原电池；
（6）称取mg铁碳合金，加入过量浓硫酸，加热待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E装置并称重，E增重bg，则生成二氧化碳的质量为bg，根据质量守恒定律，则mg铁碳合金中含碳元素的质量为

bg

44g/mol

×12g/mol=

3b

11

g，则含铁的质量为ag-

3b

11

g，铁的质量分数为

ag- 3b 11 g

ag

=1-

3b

11a

，
E中所装试剂为碱石灰，可吸收空气中CO₂、H₂O使测定二氧化碳的质量增大，应则E装置后再连接1个装有碱石灰的干燥管，
故答案为：1-

3b

11a

；另一个装有碱石灰的干燥管．

点评：本题考查物质组成含量测定、浓硫酸的性质及实验，熟悉装置及装置中每部分的作用是解答本题的关键，难度适中．