Question

【題目】1.為探究某鐵碳合金與濃硫酸在加熱條件下的反應(yīng)的部分產(chǎn)物,并測定鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),某化學(xué)活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,并完成以下實(shí)驗(yàn)探究。

(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(diǎn)燃酒精燈前,A、B中均無明顯現(xiàn)象,其原因是:①常溫下碳與濃硫酸不反應(yīng);②___________。

(2)點(diǎn)燃酒精燈,反應(yīng)一段時(shí)間后,從A中逸出氣體的速率仍然較快,除因反應(yīng)溫度較高外,還可能的原因是___________________。

(3)裝置B的作用是___________________________。

(4)甲同學(xué)觀察到裝置C中有白色沉淀生成,他認(rèn)為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(xué)方程式為___________________。

(5)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的結(jié)論是錯(cuò)誤的,他認(rèn)為為了確認(rèn)二氧化碳的存在,需在裝置B和C之間添加裝置M。裝置E、F中盛放的試劑分別是______、_____。重新實(shí)驗(yàn)后證明存在CO2,則裝置F中的現(xiàn)象是______________。

(6)有些同學(xué)認(rèn)為合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用KMnO4溶液來測定(5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O)。測定鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

Ⅰ.往燒瓶A中加入過量銅使溶液中的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(shí)驗(yàn)消耗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判斷滴定終點(diǎn)的標(biāo)志是_____________________。

③鐵碳合金中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________________。

Answer 1

【答案】常溫下Fe在濃硫酸中發(fā)生鈍化 鐵、碳、硫酸溶液形成原電池 檢驗(yàn)SO2的存在 C+2H2SO4(濃) CO2↑+2SO2↑+2H2O 酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案) 品紅溶液 品紅溶液不褪色或無明顯現(xiàn)象 250 mL容量瓶 滴入最后一滴酸性高錳酸鉀溶液,溶液呈淺紫色,且30 s內(nèi)不變色 %.

【解析】

在常溫下，Fe和C，與濃硫酸均不反應(yīng)，在加熱條件下，可以反應(yīng)，生成SO2和CO2，利用品紅檢驗(yàn)SO2，利用石灰水檢驗(yàn)CO2，但是SO2的存在會(huì)對CO2的檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾，因此需要除雜，并且驗(yàn)證SO2已經(jīng)被除盡。

(1)在加熱條件下C和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，C和濃硫酸不反應(yīng)，所以在未點(diǎn)燃酒精燈前A、B均未產(chǎn)生現(xiàn)象，故答案為：鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象；

(2)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液濃度減小，速率應(yīng)該減小，但事實(shí)上反應(yīng)速率仍較快，該反應(yīng)沒有催化劑，濃度在減小，壓強(qiáng)沒有發(fā)生改變，只能是Fe和C形成原電池，Fe作負(fù)極，加快了氧化還原反應(yīng)的速率所以速率加快的原因可能是C、Fe和硫酸構(gòu)成原電池，從而加速反應(yīng)速率；

(3)SO2能和有色物質(zhì)反應(yīng)生成無色物質(zhì)而具有漂白性，SO2能使品紅溶液褪色，所以B可以檢驗(yàn)SO2的存在；

(4)加熱條件下，C和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CO2、SO2和H2O，反應(yīng)方程式為C+2H2SO4(濃) CO2↑+2SO2↑+2H2O；

(5)SO2也能使澄清石灰水變渾濁，用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2之前要除去SO2，防止對CO2造成干擾，所以在B-C之間增加裝置酸性高錳酸鉀溶液或溴水和品紅溶液，酸性高錳酸鉀或溴水是吸收二氧化硫、品紅溶液是檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，如果二氧化硫完全被吸收，則F中溶液不褪色或無明顯現(xiàn)象；

(6)①要測量Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，配制溶液的時(shí)候不能粗略地用燒杯稀釋，而應(yīng)該使用容量瓶，因此還需要容量瓶250mL容量瓶；

②Fe2＋和高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使溶液褪色，高錳酸鉀溶液有顏色、生成的錳離子無色，所以有明顯的顏色變化。終點(diǎn)的標(biāo)志為滴入最后一滴酸性高錳酸鉀溶液,溶液呈淺紫色,且30 s內(nèi)不變色；

③設(shè)參加反應(yīng)的亞鐵離子的物質(zhì)的量為x，消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.001cVmol。

根據(jù)5Fe2＋+MnO4－+8H＋═5Fe3＋+Mn2＋+4H2O中Fe2＋和MnO4－的比例關(guān)系，有

5 Fe2＋~MnO4－

5mol 1mol

x 0.001cVmol

5mol：1mol=x：0.001cVmol

；

則250mL濾液中n(Fe2＋)=0.005cVmol×10=0.05cVmol，

根據(jù)Fe原子守恒得n(Fe)=(Fe2＋)=0.05cVmol，

m(Fe)=0.05cVmol×56g·mol－1=2.8cVg

Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)=。