Question

生鐵中含碳和硫等元素．化學興趣小組對某生鐵樣品成分及其含量進行探究．
Ⅰ．生鐵中碳和硫元素的定性檢驗
（1）將以下裝置進行連接以完成實驗（夾持儀器已略去，填接口字母代號）

a→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

（2）將樣品研磨成粉末的目的是

 

．
（3）確認樣品中含有碳元素的現象是

 

．
Ⅱ．生鐵中碳、硫質量分數的測定
（4）甲同學認為，以上裝置可以粗略測定樣品中碳的含量．稱取樣品m₁g進行實驗，充分反應后，測得C中生成的沉淀為m₂g，該樣品中碳的質量分數不小于

 

（用含m₁、m₂的式子表示）
（5）乙同學認為，待一定量樣品充分反應后，向E裝置中加入過量氯化鋇溶液，根據沉淀質量可以計算樣品中硫的質量分數，此方案是否合理？

 

（填“是”或“否”）；說明理由

 

．
（6）丙同學提議：為測定樣品中硫的含量，可將c裝置中試劑改為足量的30%雙氧水，并按A→G→B→C裝置連接進行實驗，充分反應后，請你簡述后續(xù)的實驗方案

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）分析裝置圖和試劑結合實驗目的是生鐵中碳和硫元素的定性檢驗，A裝置是生成氧氣的發(fā)生裝置，氣體中含有水蒸氣，需要通過G裝置干燥，通過B裝置使生鐵中的碳元素和硫元素變化為二氧化碳和二氧化硫氣體，再通過DEF，分別檢驗二氧化硫的生成，除去二氧化硫檢驗二氧化硫是否除凈，最后通過C裝置檢驗生成的二氧化碳氣體的存在；
（2）依據增大反應物的接觸面積會增大化學反應速率分析判斷；
（3）分析裝置的作用，需要先檢驗二氧化硫再除去二氧化硫后再檢驗二氧化碳的存在，反應現象應是F中品紅不褪色，C裝置中氫氧化鋇溶液中出現白色沉淀；
Ⅱ、（4）二氧化碳和氫氧化鋇溶液反應生成碳酸鋇沉淀，依據碳元素守恒計算得到，稱取樣品m₁g進行實驗，充分反應后，測得C中生成的沉淀為m₂g，沉淀為碳酸鋇，物質的量=

m2

197

mol，則碳元素質量分數=

m2 197 mol×12g/mol

m1g

×100%=

12m2

197m1

×100%；裝置中含有未被趕出二氧化碳；
（5）依據二氧化硫具有還原性和漂白性，在裝置中被氧氣氧化，被品紅吸收損耗，不能通過被高錳酸鉀溶液氧化為硫酸的硫酸根測定硫元素含量；
（6）為測定樣品中硫的含量，可將c裝置中試劑改為足量的30%雙氧水，并按A→G→B→C裝置連接進行實驗，利用過氧化氫氧化二氧化硫為硫酸，遇到氯化鋇溶液發(fā)生反應生成硫酸鋇沉淀，過濾稱量沉淀質量計算得到．

解答：解：Ⅰ、（1）分析裝置圖和試劑結合實驗目的是生鐵中碳和硫元素的定性檢驗，A裝置是生成氧氣的發(fā)生裝置，氣體中含有水蒸氣，需要通過G裝置干燥，通過B裝置使生鐵中的碳元素和硫元素變化為二氧化碳和二氧化硫氣體，再通過DEF，分別檢驗二氧化硫的生成，除去二氧化硫檢驗二氧化硫是否除凈，最后通過C裝置檢驗生成的二氧化碳氣體的存在，裝置的連接順序為：a→h→i→b或c→c或b→f→g→e，
故答案為：h；i；b或c；c或b；f；g；e；
（2）依據增大反應物的接觸面積會增大化學反應速率分析，將樣品研磨成粉末的目的是增大反應物接觸面積，使反應更快更充分，
故答案為：增大反應物接觸面積，使反應更快更充分；
（3）分析裝置的作用，需要先檢驗二氧化硫再除去二氧化硫后再檢驗二氧化碳的存在，反應現象應是F中品紅不褪色，C裝置中氫氧化鋇溶液中出現白色沉淀，證明二氧化碳的存在，
故答案為：F中品紅不褪色，C裝置中氫氧化鋇溶液中出現白色沉淀；
Ⅱ、（4）二氧化碳和氫氧化鋇溶液反應生成碳酸鋇沉淀，依據碳元素守恒計算得到，稱取樣品m₁g進行實驗，充分反應后，測得C中生成的沉淀為m₂g，沉淀為碳酸鋇，物質的量=

m2

197

mol，則碳元素質量分數=

m2 197 mol×12g/mol

m1g

×100%=

12m2

197m1

×100%；裝置中含有未被趕出二氧化碳，該樣品中碳的質量分數不小于

12m2

197m1

×100%，
故答案為：

12m2

197m1

×100%；
（5）依據二氧化硫具有還原性和漂白性，在裝置中被氧氣氧化，被D裝置中品紅吸收損耗，不能通過被高錳酸鉀溶液氧化為硫酸的硫酸根測定硫元素含量，
故答案為：否；氣體進入D裝置時，部分二氧化硫被品紅溶液吸收，部分被氧氣氧化為SO₄^2-；
（6）為測定樣品中硫的含量，可將c裝置中試劑改為足量的30%雙氧水，并按A→G→B→C裝置連接進行實驗，利用過氧化氫氧化二氧化硫為硫酸，遇到氯化鋇溶液發(fā)生反應生成硫酸鋇沉淀，過濾稱量沉淀質量計算得到，后續(xù)實驗方案為，向C裝置中加入足量的氯化鋇溶液，并測定生成的白色沉淀的質量，
故答案為：向C裝置中加入足量的氯化鋇溶液，并測定生成的白色沉淀的質量．

點評：本題考查了物質探究組成的實驗設計和實驗分析判斷，二氧化硫和二氧化碳的檢驗和性質是解題關鍵，題目難度中等．