Question

铁是重要的金属材料，在生产、生活中有广泛的用途。

探究一 比较生铁、纯铁与稀盐酸反应的速率
各取1g生铁和纯铁与足量的相同质量分数的稀盐酸反应，生成H₂的量如图1所示（A、B分别表示纯铁、生铁和盐酸反应产生的氢气质量）。
（1）铁与盐酸反应的化学方程式是         （填序号）．。
A．Fe+2HCl＝FeCl₂+H₂↑       B．2Fe+6HCl＝2FeCl₃+3H₂↑         C．Fe+HCl＝FeHCl
（2）从图1可知：生铁与稀盐酸反应的速率        （填“大于”“小于”或“等于”）纯铁与稀盐酸反应的速率。
（3）图1中呈现出生铁生成的H₂量少，其原因是：                                     。
探究二 温度对铁与盐酸反应速率的影响
请你设计一个简单的实验探究案                                                      。
探究三 测定生铁中的含碳量
生铁中除铁外，还含有碳元素和硫元素。某兴趣小组设计图2所示的实验装置，测定生铁中的含碳量。【查阅资料】资料1：SO₂和CO₂气体都能与澄清的石灰水反应生成沉淀。资料2：SO₂能和30%双氧水反应被吸收，CO₂气体不与双氧水发生作用。
（4）实验过程中，该兴趣小组应注意的安全问题是                          （任写一种）。
（5）待C管的样品充分反应后，测得E中生成的沉淀为2g，请计算出生铁中的含碳量为      %。
（6）若无D装置，所测定的含碳量将          （填“偏高”、“偏低”或“不影响”）。

Answer 1

（1）A；（2）大于；（3）生铁中主要的杂质是碳，碳与酸不反应，所以生铁与酸反应产生的氢气小于纯铁与酸反应生成的氢气质量；分别取相同质量的铁放入两支试管，向两支试管中加入足量相同的盐酸，一支试管加热，记录两支试管反应完需要的时间；（4）浓硫酸腐蚀性很强，在使用时注意安全，不要溅到身上（或用酒精喷灯加热时需要进行预热，防止炸裂导管，造成危险）；（5）2.4；（6）偏高

试题分析：（1）铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以A答案正确；
（2）谁先到达最高点谁反应的速度快，由图可知生铁与稀盐酸反应的速率大于纯铁与稀盐酸反应的速率；
（3）生铁中主要的杂质是碳，碳与酸不反应，所以生铁与酸反应产生的氢气小于纯铁与酸反应生成的氢气质量；设计对照实验，变量是温度，其它条件必须相同，所以分别取相同质量的铁放入两支试管，向两支试管中加入足量相同的盐酸，一支试管加热，记录两支试管反应完需要的时间；
（4）该实验用到浓硫酸腐蚀性很强，在使用时注意安全，不要溅到身上；用酒精喷灯加热时需要进行预热，防止炸裂导管，造成危险；
（5）设生成2g碳酸钙沉淀需要参加反应的二氧化碳质量为X则：
CO₂+Ca(OH)₂＝CaCO₃↓+H₂O
44           100
x            2g
根据＝解得：X＝0.88g
二氧化碳中碳元素质量为：0.88g××100%＝0.24g
生铁中的含碳量为：×100%＝2.4%；
（6）无D装置二氧化硫也能与氢氧化钙反应生成沉淀，把它误认为是二氧化碳，算出的二氧化碳质量偏大，计算出的碳质量偏大，所以碳的质量分数偏高。