为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物并测定铁碳合金中铁元素的质量分数.某化学活动小组设计了如图所示的实验装置.并完成以下实验探究．(1)往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金.并滴入过量浓硫酸.未点燃酒精灯前.A.B均无明显现象.其原因是:①常温下.Fe在浓硫酸中钝化,② ．(2)反应一段时间后.从A中逸出气体的速率仍然较快.除因反应温度较高� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物并测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了如图所示的实验装置，并完成以下实验探究．

（1）往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：①常温下，Fe在浓硫酸中钝化；②

．
（2）反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因反应温度较高外，还可能的原因是

．
（3）装置B的作用是

．
（4）甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳．装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为

．
（5）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置B-C之间添加装置M．装置E、F中盛放的试剂分别是

、

．重新实验后观察到装置F中的现象是

．
（6）有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO₄溶液来测定．
（5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．测定铁元素质量分数的实验步骤如下：
Ⅰ．往烧瓶A中加入过量的还原剂使溶液中的Fe³⁺完全转化为Fe²⁺，过滤，得到滤液B；
Ⅱ．将滤液B稀释为250mL；
Ⅲ．取稀释液25.00mL，用浓度为c mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO₄溶液体积的平均值为V mL．
①步骤Ⅱ中，将滤液B稀释为250mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是

；
②滴定过程中

（填“需要”或“不需要”）加入指示剂，如需要，应加入的指示剂是

．
③铁碳合金中铁元素的质量分数为

．

考点：性质实验方案的设计,浓硫酸的性质实验

专题：实验设计题

分析：（1）常温下，铁和浓硫酸发生钝化现象，C和浓硫酸不反应，但在加热条件下C和浓硫酸发生氧化还原反应；
（2）影响反应速率的外界因素有：浓度、温度、催化剂等，构成原电池负极的金属加速被腐蚀；
（3）二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色；
（4）加热条件下，C和浓硫酸发生氧化还原反应生成CO₂、SO₂和H₂O，根据反应物、生成物和反应条件书写方程式；
（5）SO₂也能使澄清石灰水变浑浊，用澄清石灰水检验CO₂之前要除去SO₂，防止对CO₂造成干扰；
（6）①配制一定物质的量浓度的溶液还需要容量瓶；
②Fe²⁺和高锰酸钾发生氧化还原反应而使溶液褪色，高锰酸钾溶液有颜色、生成的锰离子无色，所以有明显的颜色变化，不需要指示剂；
③根据5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O中5Fe²⁺---MnO₄^-计算亚铁离子的物质的量，再根据Fe原子守恒计算Fe的质量，质量分数=

铁的质量

铁、碳质量

×100%．

解答： 解：（1）在加热条件下C和浓硫酸发生氧化还原反应，常温下，铁和浓硫酸发生钝化现象，C和浓硫酸不反应，所以在未点燃酒精灯前A、B均未产生现象，
故答案为：常温下碳与浓硫酸不反应；
（2）随着反应的进行，溶液浓度减小，速率应该减小，但实际上增加，作原电池负极的金属加速被腐蚀，所以速率加快的原因可能是C、Fe和酸构成原电池，从而加速反应速率，故答案为：铁、碳在酸溶液中形成原电池；
（3）SO₂能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性，SO₂能使品红溶液褪色，所以B可以检验SO₂的存在，故答案为：检验SO₂的存在；
（4）加热条件下，C和浓硫酸发生氧化还原反应生成CO₂、SO₂和H₂O，反应方程式为C+2H₂SO₄（浓）

△

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）

△

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）SO₂也能使澄清石灰水变浑浊，用澄清石灰水检验CO₂之前要除去SO₂，防止对CO₂造成干扰，所以在B-C之间增加装置酸性高锰酸钾溶液或溴水和品红溶液，酸性高锰酸钾或溴水是吸收二氧化硫、品红溶液是检验二氧化硫是否除尽，如果二氧化硫完全被吸收，则F中溶液不褪色或无明显现象，
故答案为：酸性KMnO₄溶液或溴水（或其他合理答案）；品红溶液；品红溶液不褪色或无明显现象；
（6）①配制该溶液还需要容量瓶250mL容量瓶，故答案为：250mL容量瓶；
②Fe²⁺和高锰酸钾发生氧化还原反应而使溶液褪色，高锰酸钾溶液有颜色、生成的锰离子无色，所以有明显的颜色变化，所以不需要未加指示剂，故答案为：不需要；
③设参加反应的亚铁离子的物质的量为x，
根据5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O中5Fe²⁺---MnO₄^-，
5Fe²⁺---MnO₄^-
5mol 1mol
x 0.001cVmol
5mol：1mol=x：0.001cVmol
x=

5mol×0.001cVmol

1mol

=0.005cVmol，
则250mL滤液中n（Fe²⁺）=0.005cVmol×10=0.05cVmol，
根据Fe原子守恒得n（Fe）=（Fe²⁺）=0.05cVmol，
m（Fe）=0.05cVmol×56g/mol=2.8cVg
Fe质量分数=

2.8cVg

×100%=

280cV

%，
故答案为：

280cV

%．

点评：本题以浓硫酸和Fe、C反应为载体考查性质实验方案设计，还涉及氧化还原反应、物质含量的测定、仪器的选择、实验基本操作等知识点，综合性较强，熟悉流程中各个装置发生的反应、实验目的，注意二氧化硫和二氧化碳检验顺序，为易错点．

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相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：

下列各组离子中，能在液体中大量共存的是（　　）

A、Na⁺、H⁺、NO₃^-、OH^-

B、Ca²⁺、NO₃^-、HCO₃^-、OH^-

C、K⁺、H⁺、Cl^-、SO₄^2-

D、Fe³⁺、Cl^-、H⁺、CO₃^2-

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科目：高中化学 来源： 题型：

准确移取25.00mL某未知浓度的盐酸溶液于一洁净锥形瓶中，然后用0.20mol/LNaOH溶液滴定（指示剂为酚酞）．滴加结果如下：

	NaOH溶液起始读数	NaOH溶液终点读数
第一次	0.01mL	18.20mL
第二次	0.20mL	18.41mL
第三次	0.40mL	18.60mL

（1）根据以上数据可计算出盐酸的物质的量浓度为

mol/L（精确到0.01）．
（2）如果标准NaOH溶液由于保存不妥而变质（和空气中CO₂）反应产生少量Na₂CO₃）测出的盐酸浓度

（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
（3）若操作有误，则导致待测盐酸溶液浓度偏低的错误是

（填序号）
A．滴定管用蒸馏水洗后未用标准碱液润洗，直接装入标准碱液
B．滴定前滴定管尖端有气泡，然后气泡消失
C．滴定管读数时，滴定前仰视滴定后俯视
D．待测液中指示剂酚酞（为有机弱酸）加得太多
（4）如果准确移取25.00mL 0.20mol/L NaOH溶液于锥形瓶中，滴入酚酞指示剂，然后用未知浓度的盐酸（装在酸式滴定管中）滴定，是否也可测定出盐酸的物质的量浓度？

（填“是”或“否”）

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科目：高中化学 来源： 题型：

根据要求填空：
（1）写出下列有机物的键线式：（CH₃CH₂）₂CHCOOH

；
（2）写出有机物

的名称

；
（3）按要求书写下列化学方程式：
①蔗糖酸性条件下发生水解：

；
②乙醛的银镜反应：

；
③α-氨基丙酸一定条件下缩聚形成高分子的反应：

；
④1，2-二溴乙烷在足量NaOH水溶液中充分加热发生的反应：

；
⑤有机物

与足量浓Br₂水充分反应：

；
（4）某有机高分子化合物的结构片段如下：

则合成它的单体是

、

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用，工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：
（Ⅰ）CH₃（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁=+247.3kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅲ）2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=-566.0kJ?mol^-1
（1）用CH₃和O₂直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为

．
（2）某温度下，向4L恒容密闭容器中通入6molCO₂和6molCH₄，发生反应（Ⅰ），平衡体系中各组分的体积分数均为

，则此温度下该反应的平衡常数X=

．CH₄的转化率为

．
（3）工业上可通过甲醇羟基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
CH₂OH（g）+CO（g）?HCOOCH₃（g）△H=-29.1kJ?mol^-1科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

实验是化学的最高法庭．以镁条、铝片为电极，以NaOH稀溶液为电解质溶液构成原电池，人们普遍认为铝是负极．某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验：
如图，剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为500μA的教学演示电表的“-”、“+”端相连接，迅速将两电极插入盛有1mol/L NaOH溶液的烧杯中．开始，电表指针向右偏移约500μA，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400μA，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生．根据以上实验现象，回答下列问题：
（1）开始阶段，原电池的正极是

（填“Mg”或“Al”）片；铝片表面产生的气泡是

；负极发生的反应是

．
（2）随后阶段，铝片发生的电极反应式

；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-（极少），试判断此电极发生的主要反应是

；铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因是

．
（3）铝表面的氧化膜用砂纸不易除去，而此实验中无需刻意除去，原因是

（用化学方程式表示）．
（4）若此实验中的电解质溶液改为稀硫酸，则电池的负极为

（填“Mg”或“Al”）片，其电极反应式为

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

为测定碳酸氢钠纯度（含有少量氯化钠），学生设计了如下几个实验方案（每个方案均称取m₁g样品），请回答每个方案中的问题．
【方案Ⅰ】选用重量法进行测定：可用如图1中的装置进行实验．

（1）A装置中NaOH溶液的作用是

，若直接向试样溶液中鼓人空气会导致实验测定结果

（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
（2）该方案需直接测定的物理量是

．
【方案Ⅱ】选用滴定法进行测定：
（3）称取m₁g样品，配成100mL溶液，取出20mL，用cmol/L的标准HCl溶液滴定，消耗体积为v mL，则该试样中碳酸氢钠质量分数的计算式为：

【方案Ⅲ】选用气体体积法进行测定：可用图2中的装置进行实验．
（4）为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为

（5）通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象的原因可能是

a．测定气体体积时未冷却至室温
b．测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面
c．Y型管中留有反应生成的气体
d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥
【方案IV】其操作流程如图3：
（6）操作Ⅱ的名称是

（7）实验中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、玻璃棒等，还需要的玻璃仪器是

，

（8）在转移溶液时，如溶液转移不完全，则碳酸氢钠质量分数的测定结果

（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）

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科目：高中化学 来源： 题型：

硅单质与过量的氢氧化钠反应后的溶液通入二氧化碳．发生的反应有

．按先后顺写出来．

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科目：高中化学 来源： 题型：

将一定量的锌与100mL 18.5mol?L^-1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A 16.8L（标准状况）．将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的pH=0，则下列叙述中错误的是（　　）

A、气体A为SO₂和H₂的混合物

B、气体A中SO₂和H₂的体积比为4：1

C、反应中共消耗锌97.5 g

D、反应中共转移电子1.5 mol

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