Question

為探究某鐵碳合金與濃硫酸在加熱條件下的反應的部分產(chǎn)物并測定鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，某化學活動小組設(shè)計了下圖所示的實驗裝置，并完成以下實驗探究。

F

E

    

（1）往圓底燒瓶中加入m g鐵碳合金，并滴入過量濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現(xiàn)象，其原因是：①常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化；②               。
（2）反應一段時間后，從A中逸出氣體的速率仍然較快，除因反應溫度較高外，還可能的原因是                                                    。
（3）裝置B的作用是                                           。
（4）甲同學觀察到裝置C中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳。
裝置A中能產(chǎn)生二氧化碳的化學方程式為                            。
（5）乙同學認為甲同學的結(jié)論是錯誤的，他認為為了確認二氧化碳的存在，需在裝置B-C之間添加裝置M。裝置E、F中盛放的試劑分別是                 、                 。
重新實驗后觀察到裝置F中的現(xiàn)象是                      。
（6）有些同學認為合金中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)可用KMnO₄溶液來測定。
（5Fe²⁺ + MnO₄^—+ 8H⁺ ==5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O）。
測定鐵元素質(zhì)量分數(shù)的實驗步驟如下：
I．往燒瓶A中加入過量的還原劑使溶液中的Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，過濾，得到濾液B；
II．將濾液B稀釋為250 mL；
III．取稀釋液25.00 mL，用濃度為c mol·L^—1的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定實驗所需KMnO₄溶液體積的平均值為V mL。
①步驟Ⅱ中，將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還必須要用到的是           ；
②丙同學設(shè)計了下列滴定方式（夾持儀器省略），最合理的是   。（填字母序號）

③滴定過程中              （填“需要”或“不需要”）加入指示劑，如需要，應加入的指示劑是                    。
④鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為                    。

Answer 1

（15分）（1）常溫下碳與濃硫酸不反應（1分）
（2）鐵碳在酸溶液中形成原電池（1分）
（3）檢驗SO₂的存在（1分）
（4）C + 2H₂SO₄ (濃)CO₂↑+ 2SO₂↑+ 2H₂O（3分）
（5）酸性KMnO₄溶液或溴水（或其他合理答案）、品紅溶液（各1分，共2分）
品紅溶液不褪色或無明顯現(xiàn)象（1分）
（6）①250mL容量瓶（1分）
②b（1分）
③不需要（1分）
④（3分）

解析試題分析：（1）鐵碳合金含有鐵和碳單質(zhì)，常溫下，鐵北濃硫酸鈍化，碳與濃硫酸不反應，因此無明顯現(xiàn)象；（2）升高溫度，化學反應速率加快；鐵碳在酸溶液中形成原電池，化學反應速率也會加快；（3）裝置B中品紅溶液可以檢驗反應產(chǎn)物中是否存在SO₂；（4）裝置A中產(chǎn)生CO₂的反應式為C + 2H₂SO₄ (濃)CO₂↑+ 2SO₂↑+ 2H₂O；（5）由于CO₂、SO₂都能使澄清石灰水變渾濁，檢驗CO₂前必須除去SO₂并檢驗SO₂是否除盡，由于SO₂具有還原性和漂白性，則E、F中分別盛有足量的酸性高錳酸鉀溶液或溴水等、品紅溶液；F中品紅溶液不褪色或無明顯變化，C中變渾濁，說明A中反應產(chǎn)物含有CO₂；（6）①配制250mL溶液需要使用250mL容量瓶；②酸性高錳酸鉀溶液能腐蝕橡膠，故a錯誤；酸性高錳酸鉀溶液不能玻璃，故b正確；酸性溶液能腐蝕橡膠，故c錯誤；③酸性高錳酸鉀溶液既是氧化劑又是指示劑，因此滴定時不需要指示劑；由c?V可知，n(MnO₄^—)=c?V×10^—3mol，由5Fe²⁺ + MnO₄^—+ 8H⁺ ==5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O可知，n(Fe²⁺ )=5c?V×10^—3mol，由稀釋定律可知，濾液B中n(Fe²⁺ )=×5c?V×10^—3mol，由鐵元素守恒、n?M可知，鐵合金中m(Fe)=×5c?V×10^—3×56g，則鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為×5c?V×10^—3×56/m×100%=。
考點：考查硫及其化合物的主要性質(zhì)、影響化學反應速率的因素、SO₂和CO₂的檢驗、配制溶液、滴定原理、樣品組成的測定等相關(guān)知識。