Question

生铁中含碳和硫等元素．化学兴趣小组对某生铁样品成分及其含量进行探究．
Ⅰ．生铁中碳和硫元素的定性检验
（1）将以下装置进行连接以完成实验（夹持仪器已略去，填接口字母代号）

a→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

（2）将样品研磨成粉末的目的是

 

．
（3）确认样品中含有碳元素的现象是

 

．
Ⅱ．生铁中碳、硫质量分数的测定
（4）甲同学认为，以上装置可以粗略测定样品中碳的含量．称取样品m₁g进行实验，充分反应后，测得C中生成的沉淀为m₂g，该样品中碳的质量分数不小于

 

（用含m₁、m₂的式子表示）
（5）乙同学认为，待一定量样品充分反应后，向E装置中加入过量氯化钡溶液，根据沉淀质量可以计算样品中硫的质量分数，此方案是否合理？

 

（填“是”或“否”）；说明理由

 

．
（6）丙同学提议：为测定样品中硫的含量，可将c装置中试剂改为足量的30%双氧水，并按A→G→B→C装置连接进行实验，充分反应后，请你简述后续的实验方案

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）分析装置图和试剂结合实验目的是生铁中碳和硫元素的定性检验，A装置是生成氧气的发生装置，气体中含有水蒸气，需要通过G装置干燥，通过B装置使生铁中的碳元素和硫元素变化为二氧化碳和二氧化硫气体，再通过DEF，分别检验二氧化硫的生成，除去二氧化硫检验二氧化硫是否除净，最后通过C装置检验生成的二氧化碳气体的存在；
（2）依据增大反应物的接触面积会增大化学反应速率分析判断；
（3）分析装置的作用，需要先检验二氧化硫再除去二氧化硫后再检验二氧化碳的存在，反应现象应是F中品红不褪色，C装置中氢氧化钡溶液中出现白色沉淀；
Ⅱ、（4）二氧化碳和氢氧化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀，依据碳元素守恒计算得到，称取样品m₁g进行实验，充分反应后，测得C中生成的沉淀为m₂g，沉淀为碳酸钡，物质的量=

m2

197

mol，则碳元素质量分数=

m2 197 mol×12g/mol

m1g

×100%=

12m2

197m1

×100%；装置中含有未被赶出二氧化碳；
（5）依据二氧化硫具有还原性和漂白性，在装置中被氧气氧化，被品红吸收损耗，不能通过被高锰酸钾溶液氧化为硫酸的硫酸根测定硫元素含量；
（6）为测定样品中硫的含量，可将c装置中试剂改为足量的30%双氧水，并按A→G→B→C装置连接进行实验，利用过氧化氢氧化二氧化硫为硫酸，遇到氯化钡溶液发生反应生成硫酸钡沉淀，过滤称量沉淀质量计算得到．

解答：解：Ⅰ、（1）分析装置图和试剂结合实验目的是生铁中碳和硫元素的定性检验，A装置是生成氧气的发生装置，气体中含有水蒸气，需要通过G装置干燥，通过B装置使生铁中的碳元素和硫元素变化为二氧化碳和二氧化硫气体，再通过DEF，分别检验二氧化硫的生成，除去二氧化硫检验二氧化硫是否除净，最后通过C装置检验生成的二氧化碳气体的存在，装置的连接顺序为：a→h→i→b或c→c或b→f→g→e，
故答案为：h；i；b或c；c或b；f；g；e；
（2）依据增大反应物的接触面积会增大化学反应速率分析，将样品研磨成粉末的目的是增大反应物接触面积，使反应更快更充分，
故答案为：增大反应物接触面积，使反应更快更充分；
（3）分析装置的作用，需要先检验二氧化硫再除去二氧化硫后再检验二氧化碳的存在，反应现象应是F中品红不褪色，C装置中氢氧化钡溶液中出现白色沉淀，证明二氧化碳的存在，
故答案为：F中品红不褪色，C装置中氢氧化钡溶液中出现白色沉淀；
Ⅱ、（4）二氧化碳和氢氧化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀，依据碳元素守恒计算得到，称取样品m₁g进行实验，充分反应后，测得C中生成的沉淀为m₂g，沉淀为碳酸钡，物质的量=

m2

197

mol，则碳元素质量分数=

m2 197 mol×12g/mol

m1g

×100%=

12m2

197m1

×100%；装置中含有未被赶出二氧化碳，该样品中碳的质量分数不小于

12m2

197m1

×100%，
故答案为：

12m2

197m1

×100%；
（5）依据二氧化硫具有还原性和漂白性，在装置中被氧气氧化，被D装置中品红吸收损耗，不能通过被高锰酸钾溶液氧化为硫酸的硫酸根测定硫元素含量，
故答案为：否；气体进入D装置时，部分二氧化硫被品红溶液吸收，部分被氧气氧化为SO₄^2-；
（6）为测定样品中硫的含量，可将c装置中试剂改为足量的30%双氧水，并按A→G→B→C装置连接进行实验，利用过氧化氢氧化二氧化硫为硫酸，遇到氯化钡溶液发生反应生成硫酸钡沉淀，过滤称量沉淀质量计算得到，后续实验方案为，向C装置中加入足量的氯化钡溶液，并测定生成的白色沉淀的质量，
故答案为：向C装置中加入足量的氯化钡溶液，并测定生成的白色沉淀的质量．

点评：本题考查了物质探究组成的实验设计和实验分析判断，二氧化硫和二氧化碳的检验和性质是解题关键，题目难度中等．