Question

生鐵中除鐵外，還含有其他元素，如碳元素和硫元素．其中碳主要以碳化鐵的形態(tài)存在．某興趣小組設(shè)計(jì)按下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)定生鐵中的含碳量．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）硫在生鐵中是有害元素，它使生鐵產(chǎn)生熱脆性．硫元素在生鐵中最有可能存在的價(jià)態(tài)是

A

A、-2   　　  B、0  　    C、+4   　　  D、+6
（2）寫出在燒杯E中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O

；
（3）D中30% 雙氧水的作用是

吸收SO₂氣體

；若無此裝置，所測(cè)定的含碳量將

偏高

（填“偏高”、“偏低”或“不影響”）
（4）反應(yīng)完成后，欲驗(yàn)證生鐵含有硫元素，你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是（寫出實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象）

取少量D瓶溶液于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，說明生鐵中含有硫元素

；
（5）待C管的樣品充分反應(yīng)后，測(cè)得E中生成的沉淀為bg，請(qǐng)計(jì)算出生鐵中的含碳量為

1200b

197a

%

；
（6）實(shí)驗(yàn)過程中，該興趣小組應(yīng)注意的安全問題是

濃硫酸有腐蝕性，使用時(shí)要小心；加熱時(shí)要使二通管均勻受熱等

．（任寫一種）

Answer 1

分析：（1）鐵的化合價(jià)一定為正價(jià)，而碳的非金屬小于硫的非金屬性，因此S一定顯示負(fù)價(jià)；
（2）裝置A中過氧化氫在二氧化錳為催化劑的條件下生成氧氣，通過濃硫酸干燥后，將裝置C中的碳元素氧化為二氧化碳、硫元素氧化為二氧化硫，兩種氣體通過過氧化氫溶液后，二氧化硫被氧化并吸收，二氧化碳通過E裝置生成碳酸鋇沉淀；
（3）如果沒有雙氧水的氧化，二氧化硫也會(huì)與氫氧化鋇反應(yīng)生成沉淀，使碳的百分含量偏高；
（4）檢驗(yàn)裝置D的溶液中是否含有硫酸根即可驗(yàn)證生鐵是否含有硫元素，方法是：取少量D瓶溶液于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，說明生鐵中含有硫元素；
（5）若E中沉淀的質(zhì)量為bg，是碳酸鋇的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知碳酸鋇的物質(zhì)的量與二氧化碳的物質(zhì)的量相等，據(jù)此計(jì)算生鐵中碳的質(zhì)量，計(jì)算生鐵中碳的質(zhì)量為，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)生鐵中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；
（6）實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的安全問題有：濃硫酸有腐蝕性，使用時(shí)要小心；加熱時(shí)要使二通管均勻受熱等．

解答：解：（1）鐵的化合價(jià)一定為正價(jià)，而碳的非金屬小于硫的非金屬性，因此S一定顯示負(fù)價(jià)．
故選：A；
（2）二氧化碳與氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇與水，反應(yīng)離子方程式為CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O．
故答案為：CO₂+Ba²⁺+2OH^-=BaCO₃↓+H₂O；
（3）如果沒有雙氧水的氧化，二氧化硫也會(huì)與氫氧化鋇反應(yīng)生成沉淀，使碳的百分含量偏高，故D中30% 雙氧水的作用是吸收SO₂氣體．
故答案為：吸收SO₂氣體；
（4）取少量D瓶溶液于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，說明生鐵中含有硫元素．
故答案為：取少量D瓶溶液于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，說明生鐵中含有硫元素；
（5）若E中得到bg碳酸鋇，根據(jù)碳元素守恒可知碳酸鋇的物質(zhì)的量與二氧化碳的物質(zhì)的量相等，故生鐵中碳的質(zhì)量為

bg

197g/mol

×12g/mol=

12b

197

g，生鐵中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

12b 197 g

ag

×100%=

1200b

197a

%．
故答案為：

1200b

197a

%；
（6）實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的安全問題有：濃硫酸有腐蝕性，使用時(shí)要小心；加熱時(shí)要使二通管均勻受熱等．
故答案為：濃硫酸有腐蝕性，使用時(shí)要小心；加熱時(shí)要使二通管均勻受熱等．

點(diǎn)評(píng)：考查對(duì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與裝置的理解、實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力．二氧化硫和二氧化碳均屬于酸性氧化物，其性質(zhì)相似，因此高考中對(duì)于這兩種氣體的鑒別考查的比較多，而本題則巧妙的應(yīng)用了這一考點(diǎn)，并結(jié)合生鐵的性質(zhì)加以考查．