Question

生铁中除铁外，还含有其他元素，如碳元素和硫元素。其中碳主要以碳化铁的形态存在，它使生铁性能坚硬而脆，所以生铁的用途不大，一般用做炼钢的原料。某兴趣小组设计按下图所示的实验装置，测定生铁中的含碳量。

A            B                  C                  D         E
请回答下列问题：
（1）硫在生铁中是有害元素，它使生铁产生热脆性。硫元素在生铁中最有可能存在的价态是           

A．－2

B．0

C．+4

D．+6

（2）写出在烧杯E中发生反应的离子方程式：                            ；
（3）D中30% 双氧水的作用是                                                ；若无此装置，所测定的含碳量将       （填“偏高”、“偏低”或“不影响”）
（4）反应完成后，欲验证生铁含有硫元素，你所设计的实验方案是（写出实验步骤、现象）                                                    ；
（5）待C管的样品充分反应后，测得E中生成的沉淀为bg，请计算出生铁中的含碳量为            ；
（6）实验过程中，该兴趣小组应注意的安全问题是                    。（任写一种）

Answer 1

（1）A （2分）
（2）CO₂+Ba²⁺+2OH^－= BaCO₃↓+H₂O（3分）
（3）吸收SO₂气体 （2分）   偏高 （2分）
（4）取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素。（2分）
（5）×100%  （2分）
（6）浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等（其他合理答案也给分）（2分）

试题分析：（1）铁的化合价一定为正价，而碳的非金属小于硫的非金属性，因此S一定显示负价，故A项正确。
（2）二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡与水，反应离子方程式为：CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O。
（3）如果没有双氧水的氧化，二氧化硫也会与氢氧化钡反应生成白色沉淀，使碳的百分含量偏高，故D中30%双氧水的作用是吸收SO₂气体；若无此装置，所测定的含碳量将偏高。
（4）反应完成红叶，S元素转化为SO₄²?，用盐酸酸化的BaCl₂溶液检验，所以实验方案是：取少量D瓶溶液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，说明生铁中含有硫元素。
（5）若E中得到bg碳酸钡，根据碳元素守恒可知碳酸钡的物质的量与二氧化碳的物质的量相等，故生铁中碳的质量为：bg÷197g/mol×12g/mol=12b/197g，所以生铁中的含碳量为：12b/197g÷ag×100%=×100%
（6）实验过程中应注意的安全问题有：浓硫酸有腐蚀性，使用时要小心；加热时要使二通管均匀受热等。