Question

20．某�；瘜W(xué)課外興趣小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)課展示了一套如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（假設(shè)每步化學(xué)反應(yīng)都完全，氧化鐵樣品中的雜質(zhì)不反應(yīng)）．查閱資料：草酸在濃硫酸存在時(shí)加熱發(fā)生如下反應(yīng)：

H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{加熱}$ CO↑+CO₂↑+H₂O．
通過(guò)討論，同學(xué)們對(duì)這套裝置有了多種認(rèn)識(shí)．
（1）第一小組同學(xué)說(shuō)：從實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)操作程序看，首先要檢查裝置的氣密性，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先加熱A（填A(yù)或D）處；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)該先（填先或后）停止D處的加熱；從環(huán)保的角度講，此裝置還存在的問(wèn)題是：沒(méi)有對(duì)反應(yīng)中剩余的一氧化碳進(jìn)行處理．
（2）第二小組的同學(xué)說(shuō)：用該實(shí)驗(yàn)裝置可以檢驗(yàn)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的產(chǎn)物，其中B裝置的作用是吸收A中反應(yīng)生成的二氧化碳；E裝置的作用是吸收D中反應(yīng)生成的二氧化碳，并且收集一氧化碳；一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（3）第三小組的同學(xué)說(shuō)：利用這套裝置還可以測(cè)定氧化鐵樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．他們的測(cè)定方法是：稱取氧化鐵樣品質(zhì)量為10.0g，完全反并冷卻后再稱量剩余固體的總質(zhì)量為7.6g．計(jì)算實(shí)驗(yàn)測(cè)得氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
（4）第四小組同學(xué)說(shuō)：利用這套裝置還有其它測(cè)定樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法：先稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量，再分別稱量E裝置在反應(yīng)前后的總質(zhì)量，即可計(jì)算出樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．但按此方法測(cè)定的結(jié)果卻比實(shí)際的偏大，造成這種誤差的原因可能是B裝置吸收CO₂不充分；E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進(jìn)入的干擾（給出一條合理答案即可）．

Answer 1

分析 （1）CO不純，點(diǎn)燃可能會(huì)引起爆炸，應(yīng)讓CO充滿整個(gè)裝置，所以要先讓A中反應(yīng)發(fā)生，結(jié)束時(shí)為防止鐵被氧化，要繼續(xù)通一會(huì)CO，所以要先停止D加熱；從環(huán)保的角度考慮一氧化碳對(duì)空氣的污染即可．
（2）根據(jù)B裝置中氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳分析；根據(jù)反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物寫出化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)反應(yīng)式和提供的數(shù)據(jù)利用量差法進(jìn)行計(jì)算即可．
（4）從裝置B吸收二氧化碳時(shí)的不充分或E可能吸收空氣中的二氧化碳等方面進(jìn)行分析即可．

解答 解：（1）CO是可燃性氣體，不純點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸，所以應(yīng)先讓CO充滿整個(gè)裝置，故實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先加熱A處的酒精燈，使產(chǎn)生的一氧化碳排凈裝置內(nèi)的空氣；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為防止生產(chǎn)的鐵被氧化，要繼續(xù)通一會(huì)CO直至裝置冷卻，所以要先熄滅D處酒精燈；從環(huán)保的角度考慮為防止有毒的未反應(yīng)的一氧化碳通過(guò)E進(jìn)入空氣應(yīng)在E后對(duì)一氧化碳進(jìn)行處理；
（2）B裝置中的氫氧化鈉溶液可以吸收A裝置中產(chǎn)生的二氧化碳，防止二氧化碳干擾D中的反應(yīng)；E裝置中的氫氧化鈉溶液可以吸收D中生成的二氧化碳，并收集一氧化碳．一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)反應(yīng)式是：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（3）設(shè)樣品中氧化鐵的質(zhì)量為X，由提供的數(shù)據(jù)
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe      質(zhì)量之差m
     160                             112        160-112=48
      X                                         10g-7.6g═2.4g
$\frac{160}{X}=\frac{48}{2.4g}$
解得：X=8g
化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%
（4）E裝置在反應(yīng)后增加的質(zhì)量是反應(yīng)中生成的二氧化碳的質(zhì)量，如果B裝置吸收CO₂不充分或E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進(jìn)入的干擾，就會(huì)使二氧化碳的質(zhì)量增大，實(shí)際測(cè)定結(jié)果就會(huì)偏大：
故答案為：（1）A；先；沒(méi)有對(duì)反應(yīng)中剩余的一氧化碳進(jìn)行處理；
（2）吸收A中反應(yīng)生成的二氧化碳；吸收D中反應(yīng)生成的二氧化碳，并且收集一氧化碳；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（3）80%；（4））B裝置吸收CO₂不充分；E吸收了裝置里空氣中的CO₂或者外界CO₂進(jìn)入的干擾（給出一條合理答案即可）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了一氧化碳還原氧化鐵的反應(yīng)原理、步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、尾氣處理以及應(yīng)用．要注意有毒氣體不能隨意排放，必須經(jīng)過(guò)處理后變成無(wú)害物質(zhì)再排放．