Question

某校化學(xué)課外興趣小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)課上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)不參加反應(yīng)．NaOH吸收CO₂，濃硫酸吸收水蒸氣）．查資料：草酸在濃硫酸存在時加熱發(fā)生如下反應(yīng)：H₂C₂O₄

濃硫酸  .

△

CO↑+CO₂↑+H₂O
（1）第一小組同學(xué)說：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)開始先加熱

 

（填A(yù)或D）處，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，應(yīng)

 

（填先或后）停止D處的加熱；從環(huán)保的角度講，在E裝置后還應(yīng)對尾氣進(jìn)行處理，

其方法是：

 

．
（2）二第小組的同學(xué)說：利用這套裝置還可以測定氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．他們的測定方法是：稱量氧化鐵樣品的質(zhì)量10.0g，樣品與玻璃管的總質(zhì)量為60.0g，完全反應(yīng)并冷卻后再稱量玻璃管與剩余固體的總質(zhì)量為57.6g．計算實(shí)驗(yàn)測得氧化鐵樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（3）第三小組的同學(xué)說：利用這套裝置還可以確定金屬氧化物的化學(xué)式．他們測定方法是：硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量是71.7g，在通入CO前，鐵的氧化物和硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量是86.2g，當(dāng)鐵的氧化物與足量的CO充分反應(yīng)后，硬質(zhì)玻璃管和管內(nèi)殘留固體的總質(zhì)量是82.2克．計算實(shí)驗(yàn)測得鐵的氧化物的化學(xué)式為

 

．
（4）第四小組同學(xué)說：利用這套裝置還有另外測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，即可計算求得樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．但按此方法實(shí)際實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果卻偏大，分析造成偏大的原因可能是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,一氧化碳還原氧化鐵,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：科學(xué)探究

分析：（1）本題是在原有一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加了制取純凈的一氧化碳的實(shí)驗(yàn)，由題中信息，草酸分解后得到的一氧化碳中混有二氧化碳和水蒸氣，因此要預(yù)先除掉二氧化碳．氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)消耗二氧化碳，濃硫酸具有吸水性除去水分．產(chǎn)生的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，過程中可能一氧化碳過多，必須對尾氣進(jìn)行處理．
（2）中氧化鐵還原為鐵，質(zhì)量減輕，運(yùn)用差量法可求出氧化鐵的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式求算．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律知：反應(yīng)后玻璃管和管內(nèi)固體的總質(zhì)量去掉玻璃管的質(zhì)量就是生成鐵的質(zhì)量，也是氧化物中鐵元素的質(zhì)量，反應(yīng)前玻璃管和氧化物的總質(zhì)量去掉玻璃管的質(zhì)量就是氧化物的質(zhì)量，再去掉鐵元素的質(zhì)量，就是氧化物中氧元素的質(zhì)量，由氧化物中鐵元素和氧元素的質(zhì)量可以計算出氧化物中鐵、氧元素的原子個數(shù)比，從而得到氧化物的化學(xué)式．
（4）根據(jù)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，就會使二氧化碳的質(zhì)量增大解答．

解答：解：
（1）從實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)操作程序看，實(shí)驗(yàn)開始先加熱A處，防止發(fā)生爆炸，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，應(yīng)先停止加熱氧化鐵；一氧化碳有毒，過程中可能一氧化碳過多，必須對尾氣進(jìn)行處理，可采取用氣球收集或點(diǎn)燃的方法．
（2）原有樣品為氧化鐵（10g），玻璃管的質(zhì)量為50g，故反應(yīng)后為剩余固體為（7.6g），減少的質(zhì)量為2.4g，實(shí)質(zhì)就是氧元素的質(zhì)量，運(yùn)用差量法解題
設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x
  3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe△m
      160             112      48
       x                     10g-7.6g

160

x

=

48

10g-7.6g

x=8g
故氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

8g

10g

×100%=80%
（3）氧化物中鐵元素的質(zhì)量：82.2g-71.7g=10.5g，鐵的氧化物的質(zhì)量：86.2g-71.7g=14.5g  鐵的氧化物中氧元素的質(zhì)量14.5g-10.5g=4.0g，氧化物中鐵、氧元素的原子個數(shù)比為：

10.5g 56

4.0g 16

=

3

4

，即氧化物的化學(xué)式為Fe₃O₄．
（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，就會使二氧化碳的質(zhì)量增大，實(shí)際測定結(jié)果就會偏大：
故答案為：
（1）A；先；氣球收集或點(diǎn)燃；
（2）80%
（3）Fe₃O₄
（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

點(diǎn)評：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)過處理后變成無害物質(zhì)再排放．