Question

【題目】某化學(xué)興趣小組欲測(cè)量碳鐵合金的含碳量，提出了如下三種實(shí)驗(yàn)方案。

方案Ⅰ：含碳鐵合金粉末與濃硫酸在一定條件下反應(yīng)，用下列裝置加持裝置省略既可檢驗(yàn)產(chǎn)物中除外混合氣體的成分，又可通過(guò)測(cè)量的質(zhì)量來(lái)計(jì)算合金的含碳量。

（1）合金與濃硫酸在一定條件下生成的反應(yīng)中，做還原劑的物質(zhì)時(shí)____（填化學(xué)式）。

（2）為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，上述儀器正確的連接順序按氣流方向為：混合氣體→____→____→______→（a）（b）→_____→_______→（k）（l）。

（3）裝置E中所裝藥品為 ______ 填字母序號(hào)；在本實(shí)驗(yàn)中的作用是 ______ 。

A 堿石灰 B 無(wú)水氯化鈣 C 濃硫酸

（4）若能觀察到 ______ 的現(xiàn)象，則證明原混合氣體中一定含有。

（5）實(shí)驗(yàn)后最終測(cè)量的含碳量偏低，某同學(xué)猜測(cè)混合氣體中有可能含有CO，在G后增加一個(gè)裝置即可驗(yàn)證他的猜測(cè)，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明驗(yàn)證這個(gè)猜測(cè)所需裝置及藥品和具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ______ 。

方案Ⅱ：稱(chēng)取粉末狀樣品，加入某濃度的稀硫酸100mL，充分反應(yīng)后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體，然后繼續(xù)往樣品中加入同濃度的稀硫酸100mL，充分反應(yīng)后又收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12L。則合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ______（保留三位有效數(shù)字）。

方案Ⅲ：利用灼燒法使合金中的碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，合金質(zhì)量會(huì)減輕從而計(jì)算含碳量，但是他們將一定量的樣品灼燒后，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量反而增加了，其原因是 ______ 。

Answer 1

【答案】C、Fe k l d c e f gh ji A 吸收二氧化碳 F裝置中黑色粉末變紅色，裝置G中的白色粉末變藍(lán)色 G裝置后加一個(gè)裝有澄清石灰水的洗氣瓶，澄清石灰水變渾濁說(shuō)明混合氣體中有CO，澄清石灰水不變渾濁說(shuō)明混合氣體中不含有CO 1.18% 灼燒時(shí)鐵和氧氣反應(yīng)生成鐵的氧化物而使剩余固體質(zhì)量增加，碳與氧氣反應(yīng)放出的二氧化碳而使固體質(zhì)量減小，但合金中含鐵多碳少

【解析】

方案Ⅰ、（1）合金是含碳鐵合金，在濃硫酸中碳和鐵都可以在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)，被濃硫酸氧化，碳做還原劑被氧化為二氧化碳，鐵做還原劑被氧化為鐵鹽,故答案為：C、Fe；

（2）含碳鐵合金粉末與濃硫酸在一定條件下反應(yīng)生成產(chǎn)物有二氧化硫、二氧化碳、水蒸氣，隨反應(yīng)進(jìn)行濃硫酸變稀后，鐵和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，則混合氣體主要是二氧化碳、二氧化硫、氫氣、水蒸氣，則依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)連接裝置，應(yīng)把得到的混合氣體先通過(guò)裝置G檢驗(yàn)生成的水蒸氣，硫酸銅變藍(lán)證明水生成，通過(guò)裝置B中品紅褪色檢驗(yàn)二氧化硫的存在，通過(guò)裝置C中高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，減少后續(xù)實(shí)驗(yàn)影響，通過(guò)裝置A中濃硫酸除去氣體中的水蒸氣，通過(guò)裝置E中堿石灰吸收氣體中二氧化碳，稱(chēng)量質(zhì)量變化計(jì)算生成的二氧化碳?xì)怏w，再通過(guò)裝置F和G檢驗(yàn)是否有氫氣生成，因此為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，上述儀器正確的連接順序?yàn)椋?/span>kl→dc→ef→ab→gh→ji→kl；

（3）根據(jù)上述分析可知裝置E中所裝藥品堿石灰吸收二氧化碳?xì)怏w，用于稱(chēng)量吸收前后質(zhì)量變化計(jì)算二氧化碳質(zhì)量，故答案為：A；吸收二氧化碳；

（4）若證明含有氫氣，可以利用裝置F中氧化銅被氫氣還原為紅色銅，裝置G中無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色是生成水，證明是氫氣還原氧化銅生成的水蒸氣，故答案為：F裝置中黑色粉末變紅色，裝置G中的白色粉末變藍(lán)色；

（5）驗(yàn)證混合氣體中是否可能含有CO，利用F裝置中，一氧化碳還原氧化銅生成二氧化碳，在G裝置后連接裝有澄清石灰水的洗氣瓶就行檢驗(yàn)，若變渾濁證明有一氧化碳，否則不含有，故答案為：G裝置后加一個(gè)裝有澄清石灰水的洗氣瓶，澄清石灰水變渾濁說(shuō)明混合氣體中有CO，澄清石灰水不變渾濁說(shuō)明混合氣體中不含有CO；

方案Ⅱ、Fe完全反應(yīng)生成氫氣體積，生成氫氣總物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，，故，，碳的質(zhì)量，故該生鐵樣品中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故答案為：；

方案Ⅲ、灼燒時(shí)，鐵與氧氣反應(yīng)生成鐵的氧化物而使剩余固體質(zhì)量增加，碳與氧氣反應(yīng)放出二氧化碳而使剩余固體質(zhì)量減少，但合金中含有較多的鐵而只含少量的碳，因此將一定量的樣品灼燒后，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量反而增加了，故答案為：灼燒時(shí)鐵和氧氣反應(yīng)生成鐵的氧化物而使剩余固體質(zhì)量增加，碳與氧氣反應(yīng)放出的二氧化碳而使固體質(zhì)量減小，但合金中含鐵多碳少。