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6.现有ag铁碳合金,某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数,设计了如图1所示的实验装置和实验方案(夹持仪器已省略),请回答相应问题.

(1)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.
(2)点燃酒精灯一段时间后,A、B中可观察到明显的现象.写出碳与浓硫酸加热反应的化学方程式C+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O.
(3)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$\frac{11a-3b}{11a}$×100%(写表达式).能用该方法测定的实验现象是C中紫色未褪尽.
(4)某同学认为上述方法较复杂,使用图2所示的装置和其它常用实验仪器测定某些数据即可.为了快速和准确的计算出铁的质量分数,最简便的实验操作是C(填写代号).
A. 用排水法测定H2的体积
B. 反应结束后,过滤、洗涤、干燥、称量残渣的质量
C. 测定反应前后装置和药品的总质量.

分析 (1)常温下Fe在浓硫酸中钝化,碳不与浓硫酸反应;
(2)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;
(3)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,能用该方法测定的实验现象是C中高锰酸钾溶液紫色未褪去证明被完全吸收;
(4)因为铁碳合金中的铁可以与稀硫酸反应生成氢气,瓶总质量的减少量即为氢气的生成量.

解答 解:(1)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:常温下Fe在浓硫酸中钝化,碳不与浓硫酸反应;
(2)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)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O,
故答案为:C+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O;
(3)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$\frac{bg}{44g/mol}$×12g/mol=$\frac{3b}{11}$g,则含铁的质量为ag-$\frac{3b}{11}$g,铁的质量分数为$\frac{ag-\frac{3b}{11}g}{ag}$×100%=(1-$\frac{3b}{11a}$)×100%=$\frac{11a-3b}{11a}$×100%,能用该方法测定的前提是二氧化硫完全被BC吸收,所以实验现象是C中紫色未褪尽,即说明二氧化硫已完全被吸收,
故答案为:$\frac{11a-3b}{11a}$×100%;C中紫色未褪尽;
(4)因为铁碳合金中的铁可以与稀硫酸反应生成氢气,瓶总质量的减少量即为氢气的生成量,而铁的质量可以通过释放氢气的质量求出,进而计算铁的质量分数;测定反应前后装置和药品的总质量是最简便的实验操作;用排水法测定H2的体积增加实验操作收集时易损耗气体造成误差;反应结束后,过滤、洗涤、称量残渣的质量,需要过滤装置、天平称量等多部实验操作,增加操作仪器和步骤会对实验结果产生较多的误差,所以只有C是最简单的操作,
故答案为:C.

点评 本题考查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,题目难度中等.

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沸点/℃69.1-34.6-10
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