Question

小明同學想測定某鐵合金中碳元素的質量分數，他設計了如下方案：
①將已知質量的該合金在足量的純凈的氧氣中燃燒，并將生成的氣體通入足量的澄清的石灰水中；
②測定生成的沉淀的質量；
③根據生成的沉淀的質量計算碳元素的質量，從而計算出該鐵合金中碳元素的質量分數．
回答下列問題：
（1）在過程中無氣體和沉淀的損失的前提下，小明所測定的結果都小于鐵合金碳元素的質量分數，請你幫他分析出現誤差的可能原因：

 

；
（2）請你提出減小誤差的做法：

 

；
（3）你能否想出比此方案更合理的方案？

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,堿的化學性質,碳的化學性質

專題：科學探究

分析：（1）如果合金中的碳沒有完全燃燒，會導致測定的結果小于鐵合金碳元素的質量分數；
（2）合金顆粒越小，燃燒越充分；
（3）碳不能和稀硫酸反應，鐵能和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣．

解答：解：（1）因為合金中的碳不可能與氧氣完全接觸，所以合金中的碳不可能完全燃燒，導致生成二氧化碳的質量偏小，從而使計算出的碳元素的質量分數偏小．
故填：合金中的碳不能完全燃燒．
（2）將合金盡可能細地研磨成粉末，然后再燃燒，以增加碳與氧氣的接觸面積，從而可以減小誤差．
故填：將合金盡可能細地研磨成粉末，然后再燃燒，以增加碳與氧氣的接觸面積．
（3）更合理的方案是：將合金放入足量的稀硫酸中，收集并且測量所放出氫氣的質量，再根據氫氣的質量計算鐵的質量，進一步可以計算碳的質量，從而計算出碳元素的質量分數．

點評：實驗是化學的重要組成部分，正確的實驗操作是得出科學結論的前提條件之一，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為得出正確的結論奠定基礎．