Question

生铁中除铁外，还含有其他元素，如碳元素和硫元素．其中碳主要以碳化铁的形态存在．某兴趣小组设计按下图所示的实验装置，测定生铁中的含碳量．

请回答下列问题：
（1）硫在生铁中是有害元素，它使生铁产生热脆性．硫元素在生铁中最有可能存在的价态是

A

A、-2   　　  B、0  　    C、+4   　　  D、+6
（2）写出在烧杯E中发生反应的离子方程式：

CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O

；
（3）D中30% 双氧水的作用是

吸收SO₂气体

；若无此装置，所测定的含碳量将

偏高

（填“偏高”、“偏低”或“不影响”）
（4）反应完成后，欲验证生铁含有硫元素，你所设计的实验方案是（写出实验步骤、现象）

取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素

；
（5）待C管的样品充分反应后，测得E中生成的沉淀为bg，请计算出生铁中的含碳量为

1200b

197a

%

；
（6）实验过程中，该兴趣小组应注意的安全问题是

浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等

．（任写一种）

Answer 1

分析：（1）铁的化合价一定为正价，而碳的非金属小于硫的非金属性，因此S一定显示负价；
（2）装置A中过氧化氢在二氧化锰为催化剂的条件下生成氧气，通过浓硫酸干燥后，将装置C中的碳元素氧化为二氧化碳、硫元素氧化为二氧化硫，两种气体通过过氧化氢溶液后，二氧化硫被氧化并吸收，二氧化碳通过E装置生成碳酸钡沉淀；
（3）如果没有双氧水的氧化，二氧化硫也会与氢氧化钡反应生成沉淀，使碳的百分含量偏高；
（4）检验装置D的溶液中是否含有硫酸根即可验证生铁是否含有硫元素，方法是：取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素；
（5）若E中沉淀的质量为bg，是碳酸钡的质量，根据碳元素守恒可知碳酸钡的物质的量与二氧化碳的物质的量相等，据此计算生铁中碳的质量，计算生铁中碳的质量为，利用质量分数生铁中碳的质量分数为；
（6）实验过程中应注意的安全问题有：浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等．

解答：解：（1）铁的化合价一定为正价，而碳的非金属小于硫的非金属性，因此S一定显示负价．
故选：A；
（2）二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡与水，反应离子方程式为CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O．
故答案为：CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O；
（3）如果没有双氧水的氧化，二氧化硫也会与氢氧化钡反应生成沉淀，使碳的百分含量偏高，故D中30% 双氧水的作用是吸收SO₂气体．
故答案为：吸收SO₂气体；
（4）取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素．
故答案为：取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素；
（5）若E中得到bg碳酸钡，根据碳元素守恒可知碳酸钡的物质的量与二氧化碳的物质的量相等，故生铁中碳的质量为

bg

197g/mol

×12g/mol=

12b

197

g，生铁中碳的质量分数为

12b 197 g

ag

×100%=

1200b

197a

%．
故答案为：

1200b

197a

%；
（6）实验过程中应注意的安全问题有：浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等．
故答案为：浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等．

点评：考查对实验方案设计与装置的理解、实验基本操作、化学计算等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．二氧化硫和二氧化碳均属于酸性氧化物，其性质相似，因此高考中对于这两种气体的鉴别考查的比较多，而本题则巧妙的应用了这一考点，并结合生铁的性质加以考查．