Question

為測定某生鐵（假設(shè)僅含F(xiàn)e和C）粉末狀樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計有關(guān)方案進行如下實驗。

（1）設(shè)計如圖甲所示裝置，使生鐵樣品與稀硫酸反應(yīng)的操作為                                  。
實驗結(jié)束后，讀出量氣管中的氣體體積（換算為標準狀況），計算生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)，測定的結(jié)果偏低，可能的原因是       。（填字母序號）
A. 反應(yīng)結(jié)束并冷卻后，未再次調(diào)節(jié)量氣管和水準管中液面相平， 即讀取氣體體積
B. 稀硫酸過量
C. 水準管中有少量水溢出
（2）設(shè)計如圖乙所示裝置，測得反應(yīng)前后的有關(guān)質(zhì)量如表，則生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)為         ，根據(jù)圖中裝置判斷，若實驗中操作沒有失誤，該實驗結(jié)果可能       。（填“偏大”、“偏小”或 “準確”）

反應(yīng)前：整套裝置+ 稀硫酸質(zhì)量/g	反應(yīng)前： 生鐵樣品質(zhì)量/g	反應(yīng)后：整套裝置+ 錐形瓶中剩余物的質(zhì)量/g
a	m	b

（3）若取生鐵粉末5.72 g，高溫下的氧氣流中充分反應(yīng)，得到CO₂氣體224 mL(標準狀況)。則此生鐵粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比為         。若再取三份不同質(zhì)量的生鐵粉末，分別加到100 mL相同濃度的H₂SO₄溶液中，充分反應(yīng)后，測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示。計算實驗Ⅱ結(jié)束后的溶液中，還能溶解生鐵樣品的質(zhì)量           。

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入生鐵樣品的質(zhì)量/g	1.43	2.86	8.58
生成氣體的體積/L（標準狀況）	0.56	1.12	2.24

Answer 1

（10分）（1）將Y型管傾斜，使硫酸溶液流入到生鐵樣品中。A（各1分，2分）
（2），偏大(H₂攜帶水蒸氣逸出)（各2分，4分） 
（3）10:1 ，2.86 g。（各2分，4分）

試題分析：（1）要使鐵樣品與稀硫酸反應(yīng)，就得使鐵樣品與稀硫酸接觸，故操作為將Y型管傾斜，使硫酸溶液流入到生鐵樣品中。分析結(jié)果偏低的原因，A選項中比較合理，故錯A。
（2）根據(jù)反應(yīng)后后所得溶液質(zhì)量=參加反應(yīng)鐵的質(zhì)量+所加入的稀硫酸的質(zhì)量-反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量，計算生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)為。因為H₂會攜帶水蒸氣逸出，故實驗結(jié)果可能偏大。
（3）高溫下的氧氣流中充分反應(yīng)，F(xiàn)e和C都和氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成CO₂氣體224 mL(標準狀況)，即0.01mol，根據(jù)化學(xué)方程式計算得C的物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為0.12g，故生鐵的質(zhì)量為5.72g-0.12g=5.6g，物質(zhì)的量為0.1mol，故生鐵粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比為0.1mol:0.01mol=10:1。
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算，實驗Ⅲ中生鐵粉末是過量的，酸反應(yīng)完，根據(jù)生成氣體的體積是2.24L計算，酸的物質(zhì)的量為0.1mol, 實驗Ⅱ中酸是過量的，根據(jù)根據(jù)生成氣體的體積是1.12L計算，酸反應(yīng)了0.05mol，剩余0.05mol，故實驗Ⅱ結(jié)束后的溶液中，還能溶解生鐵樣品的質(zhì)量2.86g。
點評：本題主要考查有關(guān)化學(xué)方程式的計算和化學(xué)式的計算，難度較大，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)后后所得溶液質(zhì)量=參加反應(yīng)鐵的質(zhì)量+所加入的稀硫酸的質(zhì)量-反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量。