Question

为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物并测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了如图所示的实验装置，并完成以下实验探究。

（1）往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：①常温下碳与浓硫酸不反应；②                       。

（2）点燃酒精灯，反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因反应温度较高外，还可能的原因是                                。

（3）装置B的作用是                               。

（4）甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳。装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为                            。

（5）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置B－C之间添加装置M。装置E、F中盛放的试剂分别是              、             。重新实验后观察到装置F中的现象是                       。

（6）有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO₄溶液来测定。（5Fe²⁺ + MnO₄^－ + 8H⁺＝5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O）。测定铁元素质量分数的实验步骤如下：

Ⅰ．往烧瓶A中加入过量铜使溶液中的Fe³⁺完全转化为Fe²⁺，过滤，得到滤液B；

Ⅱ．将滤液B稀释为250mL；

Ⅲ．取稀释液25.00mL，用浓度为c mol·L^－1的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO₄溶液体积的平均值为V mL。

① 步骤Ⅱ中，将滤液B稀释为250mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是                   。

② 判断滴定终点的标志是                      。

③ 铁碳合金中铁元素的质量分数为                         。

Answer

（1）常温下Fe在浓硫酸中发生钝化；

（2）铁、碳在硫酸溶液中形成原电池；（3）检验SO2的存在；

（4）C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O；

（5）酸性KMnO4溶液或溴水（或其他合理答案）；品红溶液；品红溶液不褪色或无明显现象；（6）① 250mL容量瓶；② 滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且三十秒内不褪色；③。

【解析】

试题分析：(1)分液漏斗中盛放的是浓硫酸，浓硫酸和铁发生钝化反应，阻碍反应的进行；(2)加入的是铁碳合金，构成原电池，加快反应速率；(3)铁和浓硫酸反应生成SO2，品红溶液检验SO2，品红溶液褪色，说明溶液中含有SO2；(4)C和浓硫酸在加热条件下发生反应，C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；(5)SO2能使澄清石灰水变浑浊，因此需要除去SO2，利用SO2的还原性，通过溴水或高锰酸钾溶液，然后验证SO2是否完全被吸收，再通过品红溶液，品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊，说明产生CO2；(6)①还需要用250mL容量瓶；②滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且三十秒内不褪色；③铁元素的质量为V×10－3×c×5×56×250/25g=2.8vCg，质量分数为2.8Vc/m×100%。

考点：考查实验方案设计的评价、原电池、硫酸和二氧化硫的性质、化学计算等知识。