Question

為測定某生鐵（假設僅含F(xiàn)e和C）粉末狀樣品中鐵的質量分數(shù)，某化學研究性學習小組設計有關方案進行如下實驗．

（1）設計如圖甲所示裝置，生鐵和稀硫酸分裝在Y型玻璃管中，使生鐵樣品與稀硫酸反應的操作為

將Y型管傾斜，使硫酸溶液流入到生鐵樣品中

．
實驗結束后，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量分數(shù)，測定的結果偏低，可能的原因是

A

（填字母序號）．
A．反應結束并冷卻后，未再次調節(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
（2）設計如圖乙所示裝置，測得反應前后的有關質量如表，則生鐵樣品中鐵的質量分數(shù)為

28(a+m-b)

m

×100%

，
根據(jù)圖中裝置判斷，若實驗中操作沒有失誤，該實驗結果可能

偏大

 （填“偏大”、“偏小”或“準
確”）．

反應前：整套裝置+稀硫酸質量/g	反應前： 生鐵樣品質量/g	反應后：整套裝置+ 錐形瓶中剩余物的質量/g
a	m	b

（3）若取生鐵粉末5.72g，在高溫下的氧氣流中充分反應，得到CO₂氣體224mL（標準狀況）．則此生鐵粉末中鐵和碳的物質的量之比為

10：1

．

Answer 1

分析：（1）Y型管傾斜，使液體倒入生鐵樣品中；計算生鐵樣品中鐵的質量分數(shù)，測定的結果偏低可能是讀取氣體體積時量氣管中液面和水準管液面存在液面差；
（2）依據(jù)裝置圖分析反應前后質量減小為氫氣的質量，依據(jù)化學方程式可知生成氫氣物質的量和鐵物質的量相同；計算得到鐵的質量分數(shù)；氫氣攜帶水蒸氣逸出使質量減小的多；
（3）生鐵粉末5.72g，在高溫下的氧氣流中充分反應，得到CO₂氣體224mL（標準狀況）．依據(jù)碳元素守恒得到樣品中含碳的物質的量，依據(jù)質量計算鐵的質量得到鐵的物質的量．

解答：解：（1）甲所示裝置，生鐵和稀硫酸分裝在Y型玻璃管中，使生鐵樣品與稀硫酸反應的操作為液體倒入固體中反應，將Y型管傾斜，使硫酸溶液流入到生鐵樣品中；實驗結束后，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量分數(shù)，測定的結果偏低是因為讀取氣體體積時量氣管中液面和水準管液面存在液面差，應調節(jié)量氣管和水準管中液面相平再讀數(shù)誤差小，
故答案為：將Y型管傾斜，使硫酸溶液流入到生鐵樣品中； A；
（2）反應前后質量減小為氫氣的質量=（a+m-b）g；
氫氣物質的量=鐵物質的量=

(a+m-b)mol

2g/mol

；
鐵的質量分數(shù)=

56g/mol×(a+m-b)

2×mg

mol×100%=

28(a+m-b)

m

×100%；
氫氣攜帶水蒸氣逸出使質量減小的多，鐵的質量增大，質量分數(shù)偏大，
故答案為：

28(a+m-b)

m

×100%； 偏大；
（3）若取生鐵粉末5.72g，在高溫下的氧氣流中充分反應，得到CO₂氣體224mL（標準狀況）物質的量為0.01mol，碳元素質量為0.12g；鐵元素物質的量=

5.72g-0.12g

56g/mol

=0.1mol；生鐵粉末中鐵和碳的物質的量之比=0.1：0.01=10：1，
故答案為：10：1．

點評：本題考查了物質性質的實驗探究分析判斷，實驗過程的數(shù)據(jù)處理方法，物質性質的分析應用是解題關鍵，題目難度中等．