Question

鐵是重要的金屬材料，在生產(chǎn)、生活中有廣泛的用途．

探究一 比較生鐵、純鐵與稀鹽酸反應(yīng)的速率
各取1g生鐵和純鐵與足量的相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸反應(yīng)，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(yīng)產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量）．
（1）鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是______（填序號(hào)）．
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(yīng)的速率______（填“大于”“小于”或“等于”）純鐵與稀鹽酸反應(yīng)的速率．
（3）圖1中呈現(xiàn)出生鐵生成的H₂量少，其原因是：______．
探究二 溫度對(duì)鐵與鹽酸反應(yīng)速率的影響
請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)探究案______．
探究三 測(cè)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(shè)計(jì)圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)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(yīng)生成沉淀．資料2：SO₂能和30%雙氧水反應(yīng)被吸收，CO₂氣體不與雙氧水發(fā)生作用．
（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，該興趣小組應(yīng)注意的安全問(wèn)題是______（任寫(xiě)一種）．
（5）待C管的樣品充分反應(yīng)后，測(cè)得E中生成的沉淀為2g，請(qǐng)計(jì)算出生鐵中的含碳量為_(kāi)_____%．
（6）若無(wú)D裝置，所測(cè)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(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，所以A答案正確；
（2）誰(shuí)先到達(dá)最高點(diǎn)誰(shuí)反應(yīng)的速度快，由圖可知生鐵與稀鹽酸反應(yīng)的速率大于純鐵與稀鹽酸反應(yīng)的速率；
（3）生鐵中主要的雜質(zhì)是碳，碳與酸不反應(yīng)，所以生鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣小于純鐵與酸反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量；設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，變量是溫度，其它條件必須相同，所以分別取相同質(zhì)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(yīng)完需要的時(shí)間；
（4）該實(shí)驗(yàn)用到濃硫酸腐蝕性很強(qiáng)，在使用時(shí)注意安全，不要濺到身上；用酒精噴燈加熱時(shí)需要進(jìn)行預(yù)熱，防止炸裂導(dǎo)管，造成危險(xiǎn)；
（5）設(shè)生成2g碳酸鈣沉淀需要參加反應(yīng)的二氧化碳質(zhì)量為X則：
CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O
44 100
X 2g
根據(jù)解得：X=0.88g，二氧化碳中碳元素質(zhì)量為：0.88g××100%=0.24g，生鐵中的含碳量為：×100%=2.4%；
（6）無(wú)D裝置二氧化硫也能與氫氧化鈣反應(yīng)生成沉淀，把它誤認(rèn)為是二氧化碳，算出的二氧化碳質(zhì)量偏大，計(jì)算出的碳質(zhì)量偏大，所以碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高．
故答案為：（1）A；（2）大于；（3）生鐵中主要的雜質(zhì)是碳，碳與酸不反應(yīng)，所以生鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣小于純鐵與酸反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量；分別取相同質(zhì)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(yīng)完需要的時(shí)間；（4）濃硫酸腐蝕性很強(qiáng)，在使用時(shí)注意安全，不要濺到身上（或用酒精噴燈加熱時(shí)需要進(jìn)行預(yù)熱，防止炸裂導(dǎo)管，造成危險(xiǎn)）；（5）2.4；（6）偏高．
分析：探究一：（1）根據(jù)鐵與鹽酸反應(yīng)生成亞鐵鹽和氫氣考慮；（2）根據(jù)誰(shuí)先到達(dá)最高點(diǎn)誰(shuí)反應(yīng)的速度快考慮；（3）根據(jù)生鐵中的雜質(zhì)碳等不能與酸反應(yīng)生成氫氣；探究二：設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，變量是溫度，其它條件必須相同；探究三：（4）根據(jù)濃硫酸具有很強(qiáng)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(jù)二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量計(jì)算出二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出碳的質(zhì)量，再除以生鐵的質(zhì)量；（6）無(wú)D裝置二氧化硫也能與氫氧化鈣反應(yīng)生成沉淀，把它誤認(rèn)為是二氧化碳，質(zhì)量偏大，計(jì)算出的碳質(zhì)量偏高．
點(diǎn)評(píng)：解答本題關(guān)鍵是要知道鐵與酸反應(yīng)生成亞鐵鹽和氫氣，知道生鐵中雜質(zhì)不與酸反應(yīng)，熟記D裝置是為了吸收二氧化硫，如果沒(méi)有D裝置二氧化硫也能與氫氧化鈣反應(yīng)生成沉淀；