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

解：（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．
故答案為：（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．
分析：探究一：（1）根據鐵與鹽酸反應生成亞鐵鹽和氫氣考慮；（2）根據誰先到達最高點誰反應的速度快考慮；（3）根據生鐵中的雜質碳等不能與酸反應生成氫氣；探究二：設計對照實驗，變量是溫度，其它條件必須相同；探究三：（4）根據濃硫酸具有很強的腐蝕性，二氧化硫有毒，加熱玻璃儀器容易炸裂考慮；（5）根據二氧化碳與氫氧化鈣反應產生的沉淀的質量計算出二氧化碳的質量，再根據二氧化碳的質量計算出碳的質量，再除以生鐵的質量；（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，質量偏大，計算出的碳質量偏高．
點評：解答本題關鍵是要知道鐵與酸反應生成亞鐵鹽和氫氣，知道生鐵中雜質不與酸反應，熟記D裝置是為了吸收二氧化硫，如果沒有D裝置二氧化硫也能與氫氧化鈣反應生成沉淀；