Question

铁是重要的金属材料，在生产、生活中有广泛的用途．

探究一 比较生铁、纯铁与稀盐酸反应的速率
各取1g生铁和纯铁与足量的相同质量分数的稀盐酸反应，生成H₂的量如图1所示（A、B分别表示纯铁、生铁和盐酸反应产生的氢气质量）．
（1）铁与盐酸反应的化学方程式是    （填序号）．
A．Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑       B．2Fe+6HCl=2FeCl₃+3H₂↑         C．Fe+HCl=FeHCl
（2）从图1可知：生铁与稀盐酸反应的速率    （填“大于”“小于”或“等于”）纯铁与稀盐酸反应的速率．
（3）图1中呈现出生铁生成的H₂量少，其原因是：    ．
探究二 温度对铁与盐酸反应速率的影响
请你设计一个简单的实验探究案    ．
探究三 测定生铁中的含碳量
生铁中除铁外，还含有碳元素和硫元素．某兴趣小组设计图2所示的实验装置，测定生铁中的含碳量．
【查阅资料】资料1：SO₂和CO₂气体都能与澄清的石灰水反应生成沉淀．资料2：SO₂能和30%双氧水反应被吸收，CO₂气体不与双氧水发生作用．
（4）实验过程中，该兴趣小组应注意的安全问题是    （任写一种）．
（5）待C管的样品充分反应后，测得E中生成的沉淀为2g，请计算出生铁中的含碳量为    %．
（6）若无D装置，所测定的含碳量将    （填“偏高”、“偏低”或“不影响”）．

Answer 1

【答案】分析：探究一：（1）根据铁与盐酸反应生成亚铁盐和氢气考虑；（2）根据谁先到达最高点谁反应的速度快考虑；（3）根据生铁中的杂质碳等不能与酸反应生成氢气；探究二：设计对照实验，变量是温度，其它条件必须相同；探究三：（4）根据浓硫酸具有很强的腐蚀性，二氧化硫有毒，加热玻璃仪器容易炸裂考虑；（5）根据二氧化碳与氢氧化钙反应产生的沉淀的质量计算出二氧化碳的质量，再根据二氧化碳的质量计算出碳的质量，再除以生铁的质量；（6）无D装置二氧化硫也能与氢氧化钙反应生成沉淀，把它误认为是二氧化碳，质量偏大，计算出的碳质量偏高．
解答：解：（1）铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以A答案正确；
（2）谁先到达最高点谁反应的速度快，由图可知生铁与稀盐酸反应的速率大于纯铁与稀盐酸反应的速率；
（3）生铁中主要的杂质是碳，碳与酸不反应，所以生铁与酸反应产生的氢气小于纯铁与酸反应生成的氢气质量；设计对照实验，变量是温度，其它条件必须相同，所以分别取相同质量的铁放入两支试管，向两支试管中加入足量相同的盐酸，一支试管加热，记录两支试管反应完需要的时间；
（4）该实验用到浓硫酸腐蚀性很强，在使用时注意安全，不要溅到身上；用酒精喷灯加热时需要进行预热，防止炸裂导管，造成危险；
（5）设生成2g碳酸钙沉淀需要参加反应的二氧化碳质量为X则：
CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O
44           100
X            2g
根据解得：X=0.88g，二氧化碳中碳元素质量为：0.88g××100%=0.24g，生铁中的含碳量为：×100%=2.4%；
（6）无D装置二氧化硫也能与氢氧化钙反应生成沉淀，把它误认为是二氧化碳，算出的二氧化碳质量偏大，计算出的碳质量偏大，所以碳的质量分数偏高．
故答案为：（1）A；（2）大于；（3）生铁中主要的杂质是碳，碳与酸不反应，所以生铁与酸反应产生的氢气小于纯铁与酸反应生成的氢气质量；分别取相同质量的铁放入两支试管，向两支试管中加入足量相同的盐酸，一支试管加热，记录两支试管反应完需要的时间；（4）浓硫酸腐蚀性很强，在使用时注意安全，不要溅到身上（或用酒精喷灯加热时需要进行预热，防止炸裂导管，造成危险）；（5）2.4；（6）偏高．
点评：解答本题关键是要知道铁与酸反应生成亚铁盐和氢气，知道生铁中杂质不与酸反应，熟记D装置是为了吸收二氧化硫，如果没有D装置二氧化硫也能与氢氧化钙反应生成沉淀；