Question

某校化學興趣小組設計了圖示實驗裝置（圖中省略了夾持儀器）來測定某鐵碳合金中鐵的質量分數，并探究鐵與濃硫酸的反應。

（1）m克鐵碳合金中加入過量濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，其原因是①常溫下碳與濃硫酸不反應；②                   。
（2）寫出加熱時A中碳與濃硫酸發生反應的化學方程式                    。
（3）B中的現象是：                                                   ；
C的作用是：                                                     。
（4）待A中不再逸出氣體時，停止加熱，拆下E并稱重，E增重bg。則鐵碳合金中鐵的質量分數為      (寫含m、b的表達式)。
⑸反應一段時間后，用滴管吸取A中的溶液滴入到適量水中作為試樣，試樣中所含金屬離子的成分有以下三種可能:
A：只含有Fe³⁺；B：只含有Fe²⁺；C：                                   。
驗證C的實驗方法是                                                      
                                                           。

Answer 1

（1） 常溫下Fe遇濃硫酸發生鈍化  （1分）
（2） C + 2H₂SO₄(濃)  CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O（2分）
（3） 品紅溶液褪色，或“顏色變淺” （1分） 除盡反應產物中的SO₂氣體 （1分）
（4）（11m－3b）/11m   （2分）
⑸既有Fe³⁺又有Fe²⁺    （1分）
取試樣少許于試管中，先滴加少量的KSCN溶液，振蕩后溶液顯紅色證明有Fe³⁺ （1分）；再取試樣少許于另一支試管中，滴加少量的酸性KMnO₄溶液，若淺紅色褪去，證明溶液中含有Fe²⁺（1分）。 （2分，檢驗Fe³⁺ 1分，檢驗Fe²⁺ 1分）

解析試題分析：（1）依據鐵在常溫下在濃硫酸中鈍化，碳和濃硫酸需要加熱反應分析可知，往鐵碳合金中加入濃硫酸，未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象。
（2）碳和濃硫酸加熱反應生成二氧化碳、二氧化硫和水，則化學方程式為C+2H₂SO₄（濃）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
（3）氣體中含有二氧化硫，通過品紅溶液會褪色，通過高錳酸鉀溶液可以除去二氧化硫，避免干擾二氧化碳的測定。
（4）根據CO₂＋Ca(OH)₂=CaCO₃↓＋H₂O，E增重b g，可算出碳的質量有 g，則鐵的質量分數：
（5）由A、B假設可推出C假設為：既有Fe³⁺又有Fe²⁺；可用KSCN檢驗Fe³⁺、然后用酸性KMnO₄溶液檢驗Fe²⁺。
考點：本題考查對實驗方案與實驗裝置的評價、元素化合物性質、化學計算。