Question

某校化学兴趣小组设计了图示实验装置（图中省略了夹持仪器）来测定某铁碳合金中铁的质量分数，并探究铁与浓硫酸的反应。

（1）m克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）写出加热时A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式                    。
（3）B中的现象是：                                                   ；
C的作用是：                                                     。
（4）待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重，E增重bg。则铁碳合金中铁的质量分数为      (写含m、b的表达式)。
⑸反应一段时间后，用滴管吸取A中的溶液滴入到适量水中作为试样，试样中所含金属离子的成分有以下三种可能:
A：只含有Fe³⁺；B：只含有Fe²⁺；C：                                   。
验证C的实验方法是                                                      
                                                           。

Answer 1

（1） 常温下Fe遇浓硫酸发生钝化  （1分）
（2） C + 2H₂SO₄(浓)  CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O（2分）
（3） 品红溶液褪色，或“颜色变浅” （1分） 除尽反应产物中的SO₂气体 （1分）
（4）（11m－3b）/11m   （2分）
⑸既有Fe³⁺又有Fe²⁺    （1分）
取试样少许于试管中，先滴加少量的KSCN溶液，振荡后溶液显红色证明有Fe³⁺ （1分）；再取试样少许于另一支试管中，滴加少量的酸性KMnO₄溶液，若浅红色褪去，证明溶液中含有Fe²⁺（1分）。 （2分，检验Fe³⁺ 1分，检验Fe²⁺ 1分）

试题分析：（1）依据铁在常温下在浓硫酸中钝化，碳和浓硫酸需要加热反应分析可知，往铁碳合金中加入浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象。
（2）碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，则化学方程式为C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
（3）气体中含有二氧化硫，通过品红溶液会褪色，通过高锰酸钾溶液可以除去二氧化硫，避免干扰二氧化碳的测定。
（4）根据CO₂＋Ca(OH)₂=CaCO₃↓＋H₂O，E增重b g，可算出碳的质量有 g，则铁的质量分数：
（5）由A、B假设可推出C假设为：既有Fe³⁺又有Fe²⁺；可用KSCN检验Fe³⁺、然后用酸性KMnO₄溶液检验Fe²⁺。