Question

为测定某生铁（假设仅含Fe和C）粉末状样品中铁的质量分数，某化学研究性学习小组设计有关方案进行如下实验。

（1）设计如图甲所示装置，使生铁样品与稀硫酸反应的操作为                                  。

实验结束后，读出量气管中的气体体积（换算为标准状况），计算生铁样品中铁的质量分数，测定的结果偏低，可能的原因是       。（填字母序号）

A. 反应结束并冷却后，未再次调节量气管和水准管中液面相平， 即读取气体体积

B. 稀硫酸过量

C. 水准管中有少量水溢出

（2）设计如图乙所示装置，测得反应前后的有关质量如表，则生铁样品中铁的质量分数为         ，根据图中装置判断，若实验中操作没有失误，该实验结果可能       。（填“偏大”、“偏小”或 “准确”）

反应前：整套装置+ 稀硫酸质量/g	反应前： 生铁样品质量/g	反应后：整套装置+ 锥形瓶中剩余物的质量/g
a	m	b

（3）若取生铁粉末5.72 g，高温下的氧气流中充分反应，得到CO₂气体224 mL(标准状况)。则此生铁粉末中铁和碳的物质的量之比为         。若再取三份不同质量的生铁粉末，分别加到100 mL相同浓度的H₂SO₄溶液中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示。计算实验Ⅱ结束后的溶液中，还能溶解生铁样品的质量           。

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入生铁样品的质量/g	1.43	2.86	8.58
生成气体的体积/L（标准状况）	0.56	1.12	2.24

 

Answer 1

【答案】

（10分）（1）将Y型管倾斜，使硫酸溶液流入到生铁样品中。A（各1分，2分）

（2），偏大(H₂携带水蒸气逸出)（各2分，4分） 

（3）10:1 ，2.86 g。（各2分，4分）

【解析】

试题分析：（1）要使铁样品与稀硫酸反应，就得使铁样品与稀硫酸接触，故操作为将Y型管倾斜，使硫酸溶液流入到生铁样品中。分析结果偏低的原因，A选项中比较合理，故错A。

（2）根据反应后后所得溶液质量=参加反应铁的质量+所加入的稀硫酸的质量-反应放出氢气的质量，计算生铁样品中铁的质量分数为。因为H₂会携带水蒸气逸出，故实验结果可能偏大。

（3）高温下的氧气流中充分反应，Fe和C都和氧气发生反应，生成CO₂气体224 mL(标准状况)，即0.01mol，根据化学方程式计算得C的物质的量为0.01mol，质量为0.12g，故生铁的质量为5.72g-0.12g=5.6g，物质的量为0.1mol，故生铁粉末中铁和碳的物质的量之比为0.1mol:0.01mol=10:1。

根据表中数据计算，实验Ⅲ中生铁粉末是过量的，酸反应完，根据生成气体的体积是2.24L计算，酸的物质的量为0.1mol, 实验Ⅱ中酸是过量的，根据根据生成气体的体积是1.12L计算，酸反应了0.05mol，剩余0.05mol，故实验Ⅱ结束后的溶液中，还能溶解生铁样品的质量2.86g。

考点：实验探究物质的组成成分以及含量

点评：本题主要考查有关化学方程式的计算和化学式的计算，难度较大，根据质量守恒定律，反应后后所得溶液质量=参加反应铁的质量+所加入的稀硫酸的质量-反应放出氢气的质量。