Question

生鐵中除鐵外，還含有其他元素，如碳元素和硫元素。其中碳主要以碳化鐵的形態存在，它使生鐵性能堅硬而脆，所以生鐵的用途不大，一般用做煉鋼的原料。某興趣小組設計按下圖所示的實驗裝置，測定生鐵中的含碳量。

A            B                  C                  D         E
請回答下列問題：
（1）硫在生鐵中是有害元素，它使生鐵產生熱脆性。硫元素在生鐵中最有可能存在的價態是           

A．－2

B．0

C．+4

D．+6

（2）寫出在燒杯E中發生反應的離子方程式：                            ；
（3）D中30% 雙氧水的作用是                                                ；若無此裝置，所測定的含碳量將       （填“偏高”、“偏低”或“不影響”）
（4）反應完成后，欲驗證生鐵含有硫元素，你所設計的實驗方案是（寫出實驗步驟、現象）                                                    ；
（5）待C管的樣品充分反應后，測得E中生成的沉淀為bg，請計算出生鐵中的含碳量為            ；
（6）實驗過程中，該興趣小組應注意的安全問題是                    。（任寫一種）

Answer 1

（1）A （2分）
（2）CO₂+Ba²⁺+2OH^－= BaCO₃↓+H₂O（3分）
（3）吸收SO₂氣體 （2分）   偏高 （2分）
（4）取少量D瓶溶液于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若出現白色沉淀，說明生鐵中含有硫元素。（2分）
（5）×100%  （2分）
（6）濃硫酸有腐蝕性，使用時要小心；加熱時要使二通管均勻受熱等（其他合理答案也給分）（2分）

試題分析：（1）鐵的化合價一定為正價，而碳的非金屬小于硫的非金屬性，因此S一定顯示負價，故A項正確。
（2）二氧化碳與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇與水，反應離子方程式為：CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O。
（3）如果沒有雙氧水的氧化，二氧化硫也會與氫氧化鋇反應生成白色沉淀，使碳的百分含量偏高，故D中30%雙氧水的作用是吸收SO₂氣體；若無此裝置，所測定的含碳量將偏高。
（4）反應完成紅葉，S元素轉化為SO₄²?，用鹽酸酸化的BaCl₂溶液檢驗，所以實驗方案是：取少量D瓶溶液于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若出現白色沉淀，說明生鐵中含有硫元素。
（5）若E中得到bg碳酸鋇，根據碳元素守恒可知碳酸鋇的物質的量與二氧化碳的物質的量相等，故生鐵中碳的質量為：bg÷197g/mol×12g/mol=12b/197g，所以生鐵中的含碳量為：12b/197g÷ag×100%=×100%
（6）實驗過程中應注意的安全問題有：濃硫酸有腐蝕性，使用時要小心；加熱時要使二通管均勻受熱等。