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，生铁和稀硫酸分装在Y型玻璃管中，使生铁样品与稀硫酸反应的操作为

将Y型管倾斜，使硫酸溶液流入到生铁样品中

．
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

A

（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
（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

28(a+m-b)

m

×100%

，
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

偏大

 （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5.72g，在高温下的氧气流中充分反应，得到CO₂气体224mL（标准状况）．则此生铁粉末中铁和碳的物质的量之比为

10：1

．

Answer 1

分析：（1）Y型管倾斜，使液体倒入生铁样品中；计算生铁样品中铁的质量分数，测定的结果偏低可能是读取气体体积时量气管中液面和水准管液面存在液面差；
（2）依据装置图分析反应前后质量减小为氢气的质量，依据化学方程式可知生成氢气物质的量和铁物质的量相同；计算得到铁的质量分数；氢气携带水蒸气逸出使质量减小的多；
（3）生铁粉末5.72g，在高温下的氧气流中充分反应，得到CO₂气体224mL（标准状况）．依据碳元素守恒得到样品中含碳的物质的量，依据质量计算铁的质量得到铁的物质的量．

解答：解：（1）甲所示装置，生铁和稀硫酸分装在Y型玻璃管中，使生铁样品与稀硫酸反应的操作为液体倒入固体中反应，将Y型管倾斜，使硫酸溶液流入到生铁样品中；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，测定的结果偏低是因为读取气体体积时量气管中液面和水准管液面存在液面差，应调节量气管和水准管中液面相平再读数误差小，
故答案为：将Y型管倾斜，使硫酸溶液流入到生铁样品中； A；
（2）反应前后质量减小为氢气的质量=（a+m-b）g；
氢气物质的量=铁物质的量=

(a+m-b)mol

2g/mol

；
铁的质量分数=

56g/mol×(a+m-b)

2×mg

mol×100%=

28(a+m-b)

m

×100%；
氢气携带水蒸气逸出使质量减小的多，铁的质量增大，质量分数偏大，
故答案为：

28(a+m-b)

m

×100%； 偏大；
（3）若取生铁粉末5.72g，在高温下的氧气流中充分反应，得到CO₂气体224mL（标准状况）物质的量为0.01mol，碳元素质量为0.12g；铁元素物质的量=

5.72g-0.12g

56g/mol

=0.1mol；生铁粉末中铁和碳的物质的量之比=0.1：0.01=10：1，
故答案为：10：1．

点评：本题考查了物质性质的实验探究分析判断，实验过程的数据处理方法，物质性质的分析应用是解题关键，题目难度中等．