Question

2．现有铁、碳两种元素组成的合金，某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，设计了如下实验方案和实验装置
Ⅰ．探究该合金的某些性质：
（1）取a g合金粉末放人蒸馏烧瓶，并加入足量浓H₂SO₄，A、B中均无明显现象，原因是常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
（2）点燃酒精灯一段时间后，A中剧烈反应，请写出此时合金中成分铁的化学反应方程式2Fe+6H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（3）反应一段时间后，将C中所吸收的气体通入以下溶液中，判断能否产生沉淀，若不能则写“否”，若能则写出相应的沉淀成分：氯水和氯化钡溶液BaSO₄，氨水和氯化钡溶液BaSO₃；
Ⅱ．测定样品中碳的质量分数：
（4）装置F的作用防止空气中的水蒸气和CO₂进入E，减少实验误差；
（5）若将SO₂气体通入含有n molNa₂S的溶液中，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO₂气体2.5nmol．

Answer 1

分析 （1）常温下铁在浓硫酸中钝化，常温下碳不与浓硫酸反应；
（2）铁与浓硫酸在加热条件下才能反应生成硫酸铁和二氧化硫；
（3）二氧化硫通入氯水和氯化钡溶液中，由于二氧化硫被氯气氧化成硫酸根离子，与钡离子能产生成硫酸钡沉淀，二氧化硫通入氨水和氯化钡溶液具有漂白性，二氧化硫和氨水生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与氯化钡生成亚硫酸钡沉淀；
（4）装置F盛有碱石灰，可以吸收空气中的水蒸气和CO₂；
（5）根据氧化还原反应分析计算．

解答 解：铁和碳单质均可以和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫，二氧化硫的检验可以用品红，吸收可以用高猛酸钾，将产生的二氧化碳用浓硫酸干燥，通入碱石灰，根据碱石灰增加的质量可以确定二氧化碳的质量，根据C元素守恒，可以计算碳单质的质量，进而计算碳的质量分数，
（1）往A中滴加足量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，常温下铁在浓硫酸中钝化，碳和浓硫酸在加热条件下才能反应；
故答案为：常温下Fe在浓硫酸中钝化，碳不与浓硫酸反应；
（2）点燃酒精灯一段时间后，A中剧烈反应，Fe与浓硫酸反应，化学方程式为：2Fe+6H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，
故答案为：2Fe+6H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（3）二氧化硫通入氯水和氯化钡溶液中，由于二氧化硫被氯气氧化成硫酸根离子，与钡离子能产生成硫酸钡沉淀，二氧化硫通入氨水和氯化钡溶液具有漂白性，二氧化硫和氨水生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与氯化钡生成亚硫酸钡沉淀，所以都有白色沉淀，
故答案为：BaSO₄；BaSO₃；
（4）装置F防止外界空气中CO₂、水蒸气进入E管，造成误差，
故答案为：防止空气中的水蒸气和CO₂进入E，减少实验误差；
（5）SO₂气体通入含有n mol Na₂S的溶液中，溶液中出现黄色浑浊，根据溶液最多能吸收SO₂，生成NaHSO₃和S；
发生反应：5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃
                  5     2
             2.5nmol   nmol
故答案为：2.5n．

点评 本题考查了物质性质的探究实验方法，装置的特征分析，流程反应和试剂作用是解题关键，题目难度中等．