Question

（10分）現有ag鐵碳合金，某化學興趣小組為了測定鐵碳合金中鐵的質量分數，設計了下圖所示的實驗裝置和實驗方案（夾持儀器已省略），請回答相應問題。

（1）未點燃酒精燈前，A、B均無明顯現象，其原因是：____                    _。
（2）點燃酒精燈一段時間后，A、B中可觀察到明顯的現象。寫出碳與濃硫酸加熱反應的化學方程式_____________________________________。
（3）待A中不再逸出氣體時停止加熱，拆下E并稱重。E增重b g。鐵碳合金中鐵的質量分數為_____________________(寫表達式)。能用該方法測定的前提現象是            。
（4）某同學認為上述方法較復雜，使用下圖所示的裝置和其它常用實驗儀器測定某些數據即可。為了快速和準確的計算出鐵的質量分數，最簡便的實驗操作是_______(填寫代號)。

A．用排水法測定H₂的體積
B．反應結束后，過濾、洗滌、干燥、稱量殘渣的質量
C．測定反應前后裝置和藥品的總質量。

Answer 1

（10分）（1）常溫下，碳和鐵不與濃硫酸反應
（2）C+2H₂SO₄(濃)CO₂↑+SO₂↑+2H₂O
（3）(11a－3b)/11a   C中紫色未褪盡
（4）C   （每空2分）

（1）濃硫酸具有強氧化性，但在常溫下，碳和鐵不與濃硫酸反應，所以A、B中沒有明顯的現象。
（2）在加熱的條件下，碳被濃硫酸氧化生成CO₂，同時濃硫酸被還原生成SO₂，反應的方程式是C+2H₂SO₄(濃)CO₂↑+SO₂↑+2H₂O。
（3）由于反應中生成的SO₂被B、C吸收，水蒸氣被濃硫酸吸收，所以E中吸收的是CO₂，即CO₂的物質的量是b/44mol，因此原合金中碳的質量是12b/44g。所以鐵碳合金中鐵的質量分數為＝(11a－3b)/11a。能用該方法測定的前提是SO₂完全被B、C吸收，所以實驗現象是C中紫色未褪盡，即說明SO₂已經完全被吸收。
（4）由于排水法測量氫氣的體積不易操作，且誤差較大，選項A不正確；B中操作太繁瑣，不正確；由于碳和稀硫酸不反應，而鐵能和稀硫酸反應生成氫氣，所以通過測定反應前后裝置和藥品的總質量即可以得出氫氣的質量，進而得出鐵的質量，所以正確的答案選C。