Question

某化學(xué)興趣小組為了測(cè)定某鐵碳合金（看成鐵和碳兩種單質(zhì)的混合物）中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置（夾持儀器已省略）和方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在加熱條件下，A中碳與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（2）檢查上述裝置氣密性的一種方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，在E后面連上一根導(dǎo)管，然后

 

，則證明裝置的氣密性良好．
（3）若先稱量E的質(zhì)量，并將ag鐵碳合金樣品放入裝置A中，再加入足量濃硫酸，待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下E并稱重，結(jié)果E增重bg．則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（寫計(jì)算表達(dá)式）．
（4）裝置C的作用

 

，其中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（5）甲同學(xué)認(rèn)為，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能會(huì)偏低，原因是空氣中的CO₂、H₂O進(jìn)入E．你認(rèn)為改進(jìn)的方法是

 

．乙同學(xué)認(rèn)為，即使甲同學(xué)認(rèn)為的偏差得到改進(jìn)，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可能會(huì)偏高．你認(rèn)為其中的原因可能是

 

（寫出一種即可）．

Answer 1

分析：（1）常溫下鐵在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才能反應(yīng)；
（2）依據(jù)裝置中的壓強(qiáng)變化恒容液面變化分析檢驗(yàn)，最后導(dǎo)氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱；
（3）根據(jù)mg鐵碳合金，加入過(guò)量濃硫酸，E增重bg，則生成二氧化碳的質(zhì)量為bg，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則可求出mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量進(jìn)而求出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫；
（5）E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入干燥管；裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收．

解答：解：（1）碳和過(guò)量濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（2）關(guān)閉分液漏斗的活塞，在E裝置后面連上一根導(dǎo)管，然后把最后導(dǎo)氣管插入水，加熱發(fā)生裝置導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱上升一段水柱證明裝置氣密性好，
故答案為：將導(dǎo)氣管插入水中，加熱燒瓶，導(dǎo)氣管冒氣泡，停止加熱有一段水柱上升；
（3）稱取ag鐵碳合金，加入過(guò)量濃硫酸，加熱待A中不再逸出氣體時(shí)，停止加熱，拆下E裝置并稱重，E增重bg，則生成二氧化碳的質(zhì)量為bg，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則mg鐵碳合金中含碳元素的質(zhì)量為

12b

44

=

3b

11

g，則含鐵的質(zhì)量為ag-

3b

11

g，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

11a-3b

11a

×100%，
故答案為：

11a-3b

11a

×100%；
（4）裝置C是利用高錳酸鉀溶液的強(qiáng)氧化性吸收二氧化硫，發(fā)生離子反應(yīng)為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案為：吸收除去二氧化硫；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（5）E中所裝試劑為堿石灰，可吸收空氣中CO₂、H₂O使b增大，改進(jìn)的方法是增加一個(gè)盛堿石灰的干燥管防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入；裝置中生成的二氧化碳不能全部被堿石灰吸收會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低，
故答案為：E裝置后再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管；反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體未能完全排到裝置E中，導(dǎo)致b偏低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)方法，裝置的特征分析，流程反應(yīng)和試劑作用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．