Question

鐵是重要的金屬材料，在生產、生活中有廣泛的用途。

探究一 比較生鐵、純鐵與稀鹽酸反應的速率
各取1g生鐵和純鐵與足量的相同質量分數的稀鹽酸反應，生成H₂的量如圖1所示（A、B分別表示純鐵、生鐵和鹽酸反應產生的氫氣質量）。
（1）鐵與鹽酸反應的化學方程式是         （填序號）．。
A．Fe+2HCl＝FeCl₂+H₂↑       B．2Fe+6HCl＝2FeCl₃+3H₂↑         C．Fe+HCl＝FeHCl
（2）從圖1可知：生鐵與稀鹽酸反應的速率        （填“大于”“小于”或“等于”）純鐵與稀鹽酸反應的速率。
（3）圖1中呈現出生鐵生成的H₂量少，其原因是：                                     。
探究二 溫度對鐵與鹽酸反應速率的影響
請你設計一個簡單的實驗探究案                                                      。
探究三 測定生鐵中的含碳量
生鐵中除鐵外，還含有碳元素和硫元素。某興趣小組設計圖2所示的實驗裝置，測定生鐵中的含碳量。【查閱資料】資料1：SO₂和CO₂氣體都能與澄清的石灰水反應生成沉淀。資料2：SO₂能和30%雙氧水反應被吸收，CO₂氣體不與雙氧水發生作用。
（4）實驗過程中，該興趣小組應注意的安全問題是                          （任寫一種）。
（5）待C管的樣品充分反應后，測得E中生成的沉淀為2g，請計算出生鐵中的含碳量為      %。
（6）若無D裝置，所測定的含碳量將          （填“偏高”、“偏低”或“不影響”）。

Answer 1

（1）A；（2）大于；（3）生鐵中主要的雜質是碳，碳與酸不反應，所以生鐵與酸反應產生的氫氣小于純鐵與酸反應生成的氫氣質量；分別取相同質量的鐵放入兩支試管，向兩支試管中加入足量相同的鹽酸，一支試管加熱，記錄兩支試管反應完需要的時間；（4）濃硫酸腐蝕性很強，在使用時注意安全，不要濺到身上（或用酒精噴燈加熱時需要進行預熱，防止炸裂導管，造成危險）；（5）2.4；（6）偏高

試題分析：（1）鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，所以A答案正確；
（2）誰先到達最高點誰反應的速度快，由圖可知生鐵與稀鹽酸反應的速率大于純鐵與稀鹽酸反應的速率；
（3）生鐵中主要的雜質是碳，碳與酸不反應，所以生鐵與酸反應產生的氫氣小于純鐵與酸反應生成的氫氣質量；設計對照實驗，變量是溫度，其它條件必須相同，所以分別取相同質量的鐵放入兩支試管，向兩支試管中加入足量相同的鹽酸，一支試管加熱，記錄兩支試管反應完需要的時間；
（4）該實驗用到濃硫酸腐蝕性很強，在使用時注意安全，不要濺到身上；用酒精噴燈加熱時需要進行預熱，防止炸裂導管，造成危險；
（5）設生成2g碳酸鈣沉淀需要參加反應的二氧化碳質量為X則：
CO₂+Ca(OH)₂＝CaCO₃↓+H₂O
44           100
x            2g
根據＝解得：X＝0.88g
二氧化碳中碳元素質量為：0.88g××100%＝0.24g
生鐵中的含碳量為：×100%＝2.4%；
（6）無D裝置二氧化硫也能與氫氧化鈣反應生成沉淀，把它誤認為是二氧化碳，算出的二氧化碳質量偏大，計算出的碳質量偏大，所以碳的質量分數偏高。