题目内容

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
amb
（3）若取生铁粉末5.72g，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
 
．若再取三份不同质量的生铁粉末，分别加到100mL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ⅠⅡⅢ
加入生铁样品的质量/g1.432.868.58
生成气体的体积/L（标准状况）0.561.122.24
考点：探究物质的组成或测量物质的含量
专题：实验探究和数据处理题
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；根据表中数据知道，最后一组数据，铁反应剩余，酸反应完，根据氢气的体积计算消耗的酸的量，得到剩余的算的量，来计算能溶解的生铁样品的质量．
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
2
mol；
铁的质量分数=
56g/mol×(a+m-b)
2mg
×100%=
28(a+m-b)
m
；
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
； 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，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，故答案为：10：1；2.86．
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．
练习册系列答案
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两个体积相同的容器，一个盛有二氧化氮（NO2），另一个盛有氮气和氧气，在同温同压下两容器内的气体一定具有相同的（　　）
A、原子总数B、质子总数
C、分子总数D、质量
下列反应的离子方程式正确的是（　　）
A、MnO2和浓盐酸混合加热：MnO2+4H++2Cl-
  △  
.
 
Mn2++2H2O+Cl2↑
B、醋酸除去水垢：2H++CaCO3═Ca2++CO2↑+H2O
C、（NH4）2Fe（SO4）2溶液与过量NaOH溶液反应：NH4++OH-═NH3?H2O
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学习卤代烃的性质时，张老师通过实验的方法验证溴乙烷在不同溶剂中与NaOH 反应生成不同的反应产物，请你一起参与他们的探究．
（1）张老师用下图所示装置进行实验：该实验的目的是
 
；课上你所观察到的现象是
 
；盛水试管（装置）的作用是
 
．
（2）若你用另一实验来达到张老师演示实验的目的，你设计的实验方案依据的反应原理是
 
（用化学方程式表示）．
（3）李明同学取少量溴乙烷与NaOH 水溶液反应后混合溶液，向其中滴加AgNO3 溶液，加热，产生少量沉淀．小明由此得出溴乙烷与NaOH 水溶液发生取代反应，生成了溴化钠．老师和同学都认为这样不合理．若请你用实验验证该反应中生成了溴化钠，你与小明实验方案的两点不同之处分别是
 
、
 
．
（4）用波谱的方法能方便地检验溴乙烷发生取代反应的产物，根据你学到的研究有机化合物的方法，使用波谱的名称和波谱仪器记录的结果分别是
 
 
，
 
．
某研究性学习小组的同学想通过如图1实验装置探究SO2与Na2O2反应的产物．（夹持装置已略去，装置的气密性良好）

Ⅰ．实验中装置B可吸收水分，干燥SO2气体，其目的是
 
．装置D除了吸收过量的SO2，避免污染空气外，还起到的作用是
 
．
Ⅱ．对C中固体产物提出如下假设：（假设Na2O2已全部反应）
假设1：
 
；
假设2：只有Na2SO4；
假设3：既有Na2SO3又有Na2SO4．
（1）甲同学认为SO2与Na2O2的反应不同于CO2，应为假设2成立，请据此写出C中所发生反应的化学方程式：
 
．
（2）若假设2成立，为确定C中固体产物的成分，甲同学设计如图2实验：
得出结论：C中固体产物只有Na2SO4．该方案是否合理？答：
 
．（填“是”或“否”）理由是
 
．
（3）乙同学为证明假设3成立，设计如下实验．实验步骤和结论为：
①取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解；
②滴加过量的1mol?L-1BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则证明C中固体产物中有
 
；
③滴加适量的1mol?L-1稀盐酸，若白色沉淀部分溶解，并产生刺激性气味气体，则证明C中固体产物中有
 
．
①CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g）△H=+177.7kJ
②C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=-131.3kJ/mol
③
1
2
H2SO4（l）+NaOH（l）═
1
2
Na2SO4（l）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol
④C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ/mol
⑤CO（g）+
1
2
O2（g）═CO2（g）△H=-283kJ/mol
⑥HNO3（aq）+NaOH（aq）═NaNO3（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol
⑦2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol
（1）上述热化学方程式中，不正确的有
 
（填序号）；
（2）上述反应中，表示燃烧热的热化学方程式为
 
（填序号）；表示中和热的热化学方程式为
 
（填序号）．
（3）根据上述信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式：
 
．
（4）1mol C与一定量氧气反应生成CO2和CO共1mol，同时放出280.3kJ热量，则生成物中CO2与CO物质的量之比为
 
．
实验室为了妥善保存硫酸亚铁溶液，常加入少量的（　　）
A、锌粉B、铜 片
C、铁片D、镁粉
下列说法不正确的是（　　）
A、石油裂解和油脂皂化都是由高分子生成小分子的过程
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D、甲苯的硝化、乙酸乙酯的水解均可看作取代反应
（1）如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
 
；
（2）过渡态理论认为，催化剂改变反应速率的原因是改变了反应的途径，对大多数反应而言主要是通过改变过渡态而导致有效碰撞所需要的能量发生变化．请在图Ⅱ中作出NO2和CO反应时使用催化剂而使反应速率加快的能量变化示意图；
（3）进一步研究表明，化学反应的能量变化（△H）与反应物和生成物的键能有关．键能可以简单的理解为断开1 mol 化学键时所需吸收的能量．
下表是部分化学键的键能数据：
化学键C-HCl-ClC-ClH-Cl
键能/kJ?mol-1X243330432
已知：反应CH4（g）+Cl2（g）=CH3Cl（g）+HCl（g）；△H=-106kJ/mol，则上表中X=
 
．

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